JP6423334B2 - Contact-sensitive element including electroactive film, display device including the same, and method for manufacturing electroactive film - Google Patents

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Description

本発明は、電気活性フィルムを含む接触感応素子、これを含む表示装置、及び電気活性フィルムの製造方法に関し、より詳細には、誘電率及び光透過率に優れた電気活性フィルムを含む接触感応素子、これを含む表示装置、及び電気活性フィルムの製造方法に関する。   The present invention relates to a touch sensitive element including an electroactive film, a display device including the touch sensitive element, and a method of manufacturing the electroactive film. More specifically, the touch sensitive element includes an electroactive film having excellent dielectric constant and light transmittance. , A display device including the same, and a method for producing an electroactive film.

近年、液晶表示装置及び有機発光表示装置をはじめとする様々なディスプレイ装置を簡便に使用しようとするユーザの要求にしたがい、ディスプレイ装置をタッチして入力するタッチ方式の表示装置の使用が一般化されている。タッチ方式の表示装置において、ユーザに直接的かつ様々なタッチフィードバック(feedback)を提供するために、ハプティック(触覚、haptic)装置を活用する研究が続いている。特に、従来のハプティック装置は、表示パネルの後面に付着されているので、ユーザのタッチに対する即時かつ微細なフィードバックを提供することが難しかった。したがって、表示パネルの前面にハプティック装置を位置させることにより、ユーザのタッチに敏感であり、多様であり、直接的なフィードバックを提供しようとする研究が活発に進められている。また、近年、活発に開発されているフレキシブル(flexible)表示装置とともに、ハプティック装置を用いて直接的かつ様々な表示装置の動作のための研究も共に進められている。   In recent years, the use of a touch-type display device that touches and inputs a display device has been generalized in accordance with a user's request to easily use various display devices such as a liquid crystal display device and an organic light emitting display device. ing. In order to provide direct and various touch feedback to a user in a touch-type display device, research for using a haptic device continues. In particular, since the conventional haptic device is attached to the rear surface of the display panel, it is difficult to provide immediate and fine feedback on the user's touch. Accordingly, research is being actively conducted to provide a direct feedback that is sensitive to a user's touch and is various by positioning the haptic device in front of the display panel. In addition, in recent years, research on the operation of various display devices directly and using a haptic device is being promoted together with a flexible display device that has been actively developed.

従来では、このようなハプティック装置として、表示装置に偏心モータ(Eccentric Rotating Mass;ERM)、線形共振モータ(Linear Resonant Actuator;LRA)のような振動モータが使用された。振動モータは、表示装置の全体を揺らすように設計されている。したがって、振動の強度を増加させるためには、振動モータの重さおよび大きさを増加させなければならないという問題があり、振動の程度を調節するための周波数変調が難しく、応答速度が非常に遅い。また、振動モータは、フレキシブル表示装置に使用するのに適切でないという短所があった。   Conventionally, as such a haptic device, a vibration motor such as an eccentric motor (ERM) or a linear resonance motor (LRA) is used for a display device. The vibration motor is designed to shake the entire display device. Therefore, in order to increase the intensity of vibration, there is a problem that the weight and size of the vibration motor must be increased, and frequency modulation for adjusting the degree of vibration is difficult, and the response speed is very slow. . In addition, the vibration motor has a disadvantage that it is not suitable for use in a flexible display device.

上述したような問題を改善するために、ハプティック装置の材料として、形状記憶合金(Shape Memory Alloy;SMA)及び圧電性セラミックス(Electro−Active Ceramics;EAC)が開発されてきた。しかし、形状記憶合金(SMA)は、反応速度が遅く、寿命が短く、不透明であり、圧電性セラミックス(EAC)は、割れやすいので、表示装置、特に、フレキシブル表示装置に適用するのに困難があった。   In order to improve the above-described problems, shape memory alloys (SMA) and piezoelectric ceramics (Electro-Active Ceramics; EAC) have been developed as haptic device materials. However, the shape memory alloy (SMA) has a slow reaction rate, a short lifetime, and is opaque, and the piezoelectric ceramic (EAC) is easily broken, so that it is difficult to apply to a display device, particularly a flexible display device. there were.

これにより、最近、電気活性ポリマー(Electro−Active Polymer;EAP)を用いたハプティック装置技術が多くの人々の関心を引いている。電気活性ポリマーとは、電気的刺激によって変形され得るポリマーであって、電気的刺激によって繰り返し的に膨脹、収縮、及び曲げが発生し得るポリマーを意味する。様々な種類の電気活性ポリマーのうち、強誘電性ポリマー(Ferroelectric Polymer)と誘電性エラストマー(Dielectric Elastomer)とが主に使用されている。例えば、強誘電性ポリマーとしては、PVDF(Poly VinyliDene Fluoride)やP(VDF−TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)−TriFlurorEtylene)などが挙げられる。例えば、誘電性エラストマーとしては、シリコン系重合体、ウレタン系重合体、またはアクリル系重合体などが挙げられる。   As a result, haptic device technology using electro-active polymer (EAP) has recently attracted many people. By electroactive polymer is meant a polymer that can be deformed by electrical stimulation and that can repeatedly expand, contract, and bend by electrical stimulation. Among various types of electroactive polymers, a ferroelectric polymer (Ferroelectric Polymer) and a dielectric elastomer (Dielectric Elastomer) are mainly used. For example, examples of the ferroelectric polymer include PVDF (Poly Vinyl Dene Fluoride) and P (VDF-TrFE) (Poly (Vinyl Dene Fluoride) -TriFluorEteen). For example, examples of the dielectric elastomer include a silicon polymer, a urethane polymer, and an acrylic polymer.

しかしながら、強誘電性ポリマーは、優れた誘電率及び低電圧で優れた振動強度を有するにもかかわらず、光透過率をはじめとする光学特性が非常に劣るため、表示装置の前面に使用されるのに困難がある。それに対し、誘電性エラストマーは、光透過率及び光学特性に優れるが、強誘電性ポリマーに比べて誘電率が相対的に低いため、駆動電圧が高く、モバイルディスプレイなどのように電圧が相対的に低い表示装置にそのまま使用され難いという問題がある。   However, a ferroelectric polymer is used for the front surface of a display device because it has excellent dielectric constant and excellent vibration strength at a low voltage, but has very poor optical characteristics including light transmittance. There are difficulties. In contrast, dielectric elastomers are superior in light transmittance and optical properties, but have a relatively low dielectric constant compared to ferroelectric polymers, so the drive voltage is high and the voltage is relatively low, as in mobile displays. There is a problem that it is difficult to use as it is for a low display device.

本発明の発明者達は上述したように、従来の誘電性エラストマーは駆動電圧が高いためモバイルディスプレイのような表示装置で使用し難く、強誘電性ポリマーは光透過率が低いため表示装置の前面に使用し難いということを見出した。   As described above, the inventors of the present invention have difficulty in using a conventional dielectric elastomer in a display device such as a mobile display because of a high driving voltage, and a ferroelectric polymer has a low light transmittance, and thus the front surface of the display device. I found it difficult to use.

本発明が解決しようとする課題は、誘電率及び光透過率が共に優れた電気活性フィルムを含む接触感応素子及びこれを含む表示装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a touch sensitive element including an electroactive film excellent in both dielectric constant and light transmittance, and a display device including the same.

また、本発明が解決しようとする他の課題は、誘電率の大きい電気活性フィルムを使用することにより、駆動電圧が低く、振動強度が向上した接触感応素子及びこれを含む表示装置を提供することである。   Another problem to be solved by the present invention is to provide a touch-sensitive element having a low driving voltage and an improved vibration strength by using an electroactive film having a large dielectric constant, and a display device including the same. It is.

また、本発明が解決しようとするさらに他の課題は、光透過率に優れた電気活性フィルムを使用することにより、表示パネルの前面に配置が可能な接触感応素子及びこれを含む表示装置を提供することである。   In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a touch-sensitive element that can be arranged on the front surface of a display panel by using an electroactive film having excellent light transmittance, and a display device including the same. It is to be.

本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。   The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and still other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

前述したような課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る接触感応素子が提供される。接触感応素子は、主鎖の少なくとも一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーを含む電気活性フィルムを備え、電気活性フィルムは、延伸率が100%以上である延伸が施されることにより、延伸前の電気活性フィルムよりも15%以上向上した誘電率を有する。   In order to solve the problems described above, a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention is provided. The touch-sensitive element includes an electroactive film containing a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to at least a part of the main chain, and the electroactive film is subjected to stretching with a stretching ratio of 100% or more. Thus, the dielectric constant is improved by 15% or more than the electroactive film before stretching.

本発明の他の特徴によれば、電気活性フィルムは、延伸率が300%以上である延伸が施されることにより、延伸前の前記電気活性フィルムよりも30%以上向上した誘電率を有することができる。   According to another aspect of the present invention, the electroactive film has a dielectric constant improved by 30% or more than the electroactive film before stretching when subjected to stretching with a stretching ratio of 300% or more. Can do.

本発明のさらに他の特徴によれば、シロキサンポリマーは、(i)末端がビニル基に置換されたポリシロキサン及び主鎖の少なくとも一部にフルオロ基もしくはクロロ基が結合されたシリコン系架橋剤を架橋結合して製造される、または(ii)末端がビニル基に置換されたポリジメチルシロキサン(PDMS)及び主鎖に水素もしくはヒドロキシ基を含むシリコン系架橋剤を架橋結合した後、水素もしくはドロキシ基の少なくとも一部をフルオロ基もしくはクロロ基に置換することにより製造され得る。   According to still another aspect of the present invention, the siloxane polymer includes (i) a polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group and a silicon-based crosslinking agent having a fluoro group or a chloro group bonded to at least a part of the main chain. Hydrogen or droxy group produced by crosslinking or (ii) polydimethylsiloxane (PDMS) having a vinyl group at its end and a silicon-based crosslinking agent containing hydrogen or hydroxy group in the main chain Can be produced by substituting at least a part of these with a fluoro group or a chloro group.

本発明のさらに他の特徴によれば、電気活性フィルムは、1軸または2軸延伸が施されたものでありうる。   According to still another aspect of the present invention, the electroactive film can be uniaxially or biaxially stretched.

本発明のさらに他の特徴によれば、電気活性フィルムは、β−相(β−phase)の構造を有することができる。   According to still another aspect of the present invention, the electroactive film may have a β-phase structure.

本発明のさらに他の特徴によれば、電気活性フィルムは、強誘電性ポリマー領域と誘電性ポリマー領域とが互いに交互に積層(staking)されている多層構造を有することができる。   According to still another aspect of the present invention, the electroactive film can have a multilayer structure in which ferroelectric polymer regions and dielectric polymer regions are alternately stacked.

本発明のさらに他の特徴によれば、電気活性フィルムは、1kHzで測定した誘電率が7.0以上でありうる。   According to still another aspect of the present invention, the electroactive film may have a dielectric constant measured at 1 kHz of 7.0 or higher.

本発明のさらに他の特徴によれば、電気活性フィルムは、光透過率が85%以上でありうる。   According to still another aspect of the present invention, the electroactive film may have a light transmittance of 85% or more.

前述したような課題を解決するために、本発明の他の実施形態に係る表示装置が提供される。表示装置は、表示パネル、タッチパネル、及び接触感応素子を有する。接触感応素子は、主鎖の少なくとも一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーを含む電気活性フィルムを備え、電気活性フィルムは、延伸率が100%以上である延伸が施されることにより、延伸前の前記電気活性フィルムよりも15%以上向上した誘電率を有する。   In order to solve the above-described problems, a display device according to another embodiment of the present invention is provided. The display device includes a display panel, a touch panel, and a touch sensitive element. The touch-sensitive element includes an electroactive film containing a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to at least a part of the main chain, and the electroactive film is subjected to stretching with a stretching ratio of 100% or more. Therefore, it has a dielectric constant improved by 15% or more than the electroactive film before stretching.

本発明のさらに他の特徴によれば、電気活性フィルムは、1軸または2軸延伸が施されたものでありうる。   According to still another aspect of the present invention, the electroactive film can be uniaxially or biaxially stretched.

前述したような課題を解決するために、本発明のさらに他の実施形態に係る電気活性フィルムの製造方法が提供される。電気活性フィルムの製造方法は、化学式1で表されるポリシロキサンと化学式2で表されるシリコン系架橋剤とを架橋結合することによって、シロキサンポリマーを製造するステップ、製造されたシロキサンポリマーの主鎖に結合された水素またはヒドロキシ基の少なくとも一部をフルオロ基またはクロロ基に置換することによって、置換されたシロキサンポリマーを製造するステップ及び置換されたシロキサンポリマーを製膜するステップを備える。   In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing an electroactive film according to still another embodiment of the present invention is provided. A method for producing an electroactive film includes a step of producing a siloxane polymer by cross-linking a polysiloxane represented by Formula 1 and a silicon-based crosslinking agent represented by Formula 2, and a main chain of the produced siloxane polymer. The method includes the steps of producing a substituted siloxane polymer and forming a substituted siloxane polymer by substituting at least a part of the hydrogen or hydroxy group bonded to each other with a fluoro group or a chloro group.

Figure 0006423334
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化学式1において、R及びRは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、mは1以上の整数である。 In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and m is 1 It is an integer above.

Figure 0006423334
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化学式2において、R〜Rは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、Rは水素またはヒドロキシ基であり、nは0または1以上の整数であり、oは2以上の整数である。 In Formula 2, R 3 to R 7 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and R 8 is It is hydrogen or a hydroxy group, n is 0 or an integer of 1 or more, and o is an integer of 2 or more.

前述したような課題を解決するために、本発明のさらに他の実施形態に係る電気活性フィルムの製造方法が提供される。電気活性フィルムの製造方法は、化学式2で表されるシリコン系架橋剤の主鎖に結合された水素またはヒドロキシ基の少なくとも一部をフルオロ基またはクロロ基に置換するステップ、置換されたシリコン系架橋剤と化学式1で表されるポリシロキサンとを架橋結合することによって、シロキサンポリマーを製造するステップ、及び製造されたシロキサンポリマーを製膜するステップを備える。   In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing an electroactive film according to still another embodiment of the present invention is provided. The method for producing an electroactive film includes a step of substituting at least a part of hydrogen or hydroxy group bonded to the main chain of a silicon-based crosslinking agent represented by Chemical Formula 2 with a fluoro group or a chloro group, and a substituted silicon-based crosslinking. A step of producing a siloxane polymer by crosslinking the agent with the polysiloxane represented by Chemical Formula 1, and a step of forming the produced siloxane polymer into a film.

Figure 0006423334
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化学式1において、R及びRは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、mは1以上の整数である。 In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and m is 1 It is an integer above.

Figure 0006423334
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化学式2において、R〜Rは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、Rは水素またはヒドロキシ基であり、nは0または1以上の整数であり、oは2以上の整数である。 In Formula 2, R 3 to R 7 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and R 8 is It is hydrogen or a hydroxy group, n is 0 or an integer of 1 or more, and o is an integer of 2 or more.

本発明の他の特徴によれば、化学式1で表されるポリシロキサンに対する、化学式2で表されるシリコン系架橋剤を架橋結合させる体積比は9:1〜5:5でありうる。   According to another aspect of the present invention, the volume ratio for cross-linking the silicon-based crosslinking agent represented by Formula 2 with respect to the polysiloxane represented by Formula 1 may be 9: 1 to 5: 5.

本発明のさらに他の特徴によれば、製膜された電気活性フィルムを1軸延伸または2軸延伸するステップをさらに備えることができる。   According to still another aspect of the present invention, the electroactive film thus formed can be further uniaxially or biaxially stretched.

その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。   In addition, the specific matter of embodiment is contained in detailed description and drawing.

本発明は、誘電率及び光透過率が共に優れたシロキサンポリマーからなる電気活性フィルムを含む接触感応素子を提供することができる。   The present invention can provide a touch-sensitive element including an electroactive film made of a siloxane polymer having both excellent dielectric constant and light transmittance.

また、本発明は、誘電率の高い電気活性フィルムを用いて、駆動電圧が低く、振動強度が向上した接触感応素子を提供することができる。   In addition, the present invention can provide a touch-sensitive element having a low driving voltage and an improved vibration strength using an electroactive film having a high dielectric constant.

また、本発明は、光透過率に優れた電気活性フィルムを用いて、表示パネルの上部に配置が可能な接触感応素子を製造する方法を提供することができ、最終的にユーザに直接的な触覚フィードバックを伝達することができる。   In addition, the present invention can provide a method for manufacturing a touch-sensitive element that can be disposed on the upper part of a display panel using an electroactive film having excellent light transmittance, and is finally directly connected to a user. Tactile feedback can be transmitted.

本発明による効果は、以上で例示された内容により制限されず、さらに様々な効果が本明細書内に含まれている。   The effect by this invention is not restrict | limited by the content illustrated above, Furthermore, various effects are included in this specification.

本発明の一実施形態に係る接触感応素子の構造を説明するための概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing for explaining the structure of the touch sensitive element concerning one embodiment of the present invention. 延伸前後における本発明で使用されるシロキサンポリマーの結晶構造を示した図である。It is the figure which showed the crystal structure of the siloxane polymer used by this invention before and behind extending | stretching. 本発明の一実施形態に係る接触感応素子を含む表示装置の構造を説明するための概略的な分解斜視図である。1 is a schematic exploded perspective view for explaining a structure of a display device including a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. 本発明の様々な実施形態に係る表示装置が有利に活用され得る実例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which a display device according to various embodiments of the present invention can be advantageously used. 本発明の様々な実施形態に係る電気活性フィルムの製造方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the manufacturing method of the electroactive film which concerns on various embodiment of this invention. 本発明の様々な実施形態に係る電気活性フィルムの製造方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the manufacturing method of the electroactive film which concerns on various embodiment of this invention. 実施例1の未延伸の電気活性フィルムを含む接触感応素子に2kVppの電圧を印加する場合に測定される振動加速度のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the vibration acceleration measured when applying the voltage of 2 kVpp to the contact sensitive element containing the unstretched electroactive film of Example 1. FIG. 実施例1の延伸された電気活性フィルムを含む接触感応素子に2kVppの電圧を印加する場合に測定される振動加速度のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the vibration acceleration measured when applying the voltage of 2 kVpp to the contact sensitive element containing the stretched electroactive film of Example 1. FIG. 比較例1の電気活性フィルムを含む接触感応素子に2kVppの電圧を印加する場合に測定される振動加速度のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the vibration acceleration measured when applying the voltage of 2 kVpp to the contact sensitive element containing the electroactive film of the comparative example 1. FIG.

本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付される図面とともに詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明らかになるであろう。しかし、本発明は、以下において開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形で実現されるはずであり、単に、本実施形態は、本発明の開示が完全なようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。   Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and should be realized in various different forms, and the embodiments are merely to make the disclosure of the present invention complete. The present invention is provided only for a person who has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains to fully understand the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

本発明に係る構成要素を解釈する際において、別の明示的な記載がなくても、誤差範囲を含むものと解析する。位置関係に対する説明の場合、例えば、「〜上に」、「〜上部に」、「〜下部に」、「〜側に」などで2つの部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」または「直接」が使用されない限り、2つの部分間に1つ以上の他の部分が位置することもできる。   When interpreting the constituent elements according to the present invention, it is analyzed that an error range is included even if there is no other explicit description. In the case of the description of the positional relationship, for example, when the positional relationship between the two parts is described as “to up”, “to top”, “to bottom”, “to side”, etc., “immediately” or One or more other parts may be located between the two parts, unless “direct” is used.

例えば、第1、第2などが様々な構成要素を述べるために使用されるが、これらの構成要素は、これらの用語により制限されない。これらの用語は、単に1つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下において言及される第1の構成要素は、本発明の技術的思想内で第2の構成要素でありうる。   For example, first, second, etc. are used to describe various components, but these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component referred to below can be the second component within the technical idea of the present invention.

明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を表す。図面に示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために図示されたものであり、本発明が、図示された構成の大きさ及び厚さに必ず限定されるものではない。   Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. The size and thickness of each component illustrated in the drawings are illustrated for convenience of explanation, and the present invention is not necessarily limited to the size and thickness of the illustrated component. .

本発明の種々の実施形態の各々の特徴が部分的にまたは全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、技術的に様々な連動及び駆動が可能であり、各実施形態が互いに対して独立的に実施可能でありうるし、相関関係により、共に実施可能でありうる。   The features of the various embodiments of the present invention can be combined or combined partly or wholly with each other, and various technical interlocks and drives are possible, each embodiment being independent of each other. It may be feasible or may be feasible together by correlation.

本明細書において電気活性フィルムは、電圧が印加されることにより収縮または膨脹して、振動感を伝達できるフィルムを意味する。本明細書において接触感応素子は、接触感応素子に対するユーザの接触に対応してユーザに触覚フィードバックを伝達できる素子を意味する。   In this specification, the electroactive film means a film that can contract or expand when a voltage is applied to transmit a vibration feeling. In the present specification, the touch-sensitive element means an element that can transmit tactile feedback to the user in response to the user's contact with the touch-sensitive element.

以下、添付された図面を参照して本発明の様々な実施形態を詳細に説明する。本明細書において、”*”は同一であるか、相違した繰り返し単位または化学式と結合される部分を意味する。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, “*” means the same or different moieties combined with different repeating units or chemical formulas.

図1は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の構造を説明するための概略的な断面図である。図1に示すように、本発明の一実施形態に係る接触感応素子100は、電気活性フィルム110、電気活性フィルム110の下部に配置された第1の電極121、及び電気活性フィルム110の上部に配置された第2の電極122を備える。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the touch-sensitive element 100 according to an embodiment of the present invention includes an electroactive film 110, a first electrode 121 disposed at a lower part of the electroactive film 110, and an upper part of the electroactive film 110. A second electrode 122 is provided.

電気活性フィルム110は、第1の電極121及び第2の電極122の間に配置されて、電気的な刺激によって振動または撓みを誘発する役割をする。電気活性フィルム110は、電気活性を有するポリマーであるシロキサンポリマーからなり、具体的には、主鎖の一部にフルオロ基(fluoro group)またはクロロ基(chloro group)が結合されたシロキサンポリマーからなる。   The electroactive film 110 is disposed between the first electrode 121 and the second electrode 122 and plays a role of inducing vibration or deflection by electrical stimulation. The electroactive film 110 is made of a siloxane polymer which is a polymer having electroactivity, and specifically, a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to a part of the main chain. .

本発明の電気活性フィルム110をなすシロキサンポリマーは、電気陰性度の高いフルオロ基またはクロロ基がシロキサンポリマーの主鎖に結合された構造を有しており、電気活性フィルム110内に分極現象が生じる。これにより、電気活性フィルム110は向上した誘電率を有する。   The siloxane polymer constituting the electroactive film 110 of the present invention has a structure in which a fluoro group or a chloro group having high electronegativity is bonded to the main chain of the siloxane polymer, and a polarization phenomenon occurs in the electroactive film 110. . Thereby, the electroactive film 110 has an improved dielectric constant.

本発明のシロキサンポリマーは、従来の誘電性エラストマーとして使用されるポリシロキサンと類似した構造を有するので、優れた光透過率及び光学特性を有する。さらに、本発明のシロキサンポリマーは、主鎖を構成するSiの一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されているため、強誘電性ポリマーの特性を有することができる。より具体的には、電気活性フィルム110に所定の大きさ以上の外部電場を加えると、シロキサンポリマーのSi−FまたはSi−Cl双極子が電場を加えた方向に選択的に配列される。これにより、電気活性フィルム110の分極度が向上する。また、外部電場を除去しても、Si−FまたはSi−Cl双極子が本来の状態に戻らない残留分極度(remanent polarization)が存在するようになる。すなわち、本発明のシロキサンポリマーは、ポリビニリデンフルオライド(poly vinylidenefluoride、PVDF)のような強誘電性ポリマーと類似した性質を有する。したがって、本発明のシロキサンポリマーは、従来の誘電性エラストマーに比べて高い誘電率を有する。   Since the siloxane polymer of the present invention has a structure similar to polysiloxane used as a conventional dielectric elastomer, it has excellent light transmittance and optical properties. Furthermore, since the siloxane polymer of the present invention has a fluoro group or a chloro group bonded to a part of Si constituting the main chain, it can have the characteristics of a ferroelectric polymer. More specifically, when an external electric field having a predetermined magnitude or more is applied to the electroactive film 110, the Si—F or Si—Cl dipole of the siloxane polymer is selectively arranged in the direction in which the electric field is applied. Thereby, the polarization degree of the electroactive film 110 improves. In addition, even if the external electric field is removed, there is a residual polarization that does not return the Si-F or Si-Cl dipole to its original state. That is, the siloxane polymer of the present invention has properties similar to a ferroelectric polymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF). Therefore, the siloxane polymer of the present invention has a higher dielectric constant than conventional dielectric elastomers.

本発明の主鎖の一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーは、末端がビニル基に置換されたポリシロキサンとシリコン系架橋剤(Crosslinker)との架橋結合により製造され得る。このとき、最終的なシロキサンポリマーの主鎖に結合されたフルオロ基またはクロロ基は、シリコン系架橋剤の主鎖から導かれた繰り返し単位に存在する。より具体的には、本発明の主鎖にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーは、i)末端がビニル基に置換されたポリシロキサンと主鎖に水素またはヒドロキシ基を含むシリコン系架橋剤とを架橋結合させた後、水素またはヒドロキシ基をフルオロ基またはクロロ基に置換して製造され得る、あるいは(ii)末端がビニル基に置換されたポリシロキサンと主鎖の一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシリコン系架橋剤とを架橋結合して製造され得る。   The siloxane polymer in which a fluoro group or a chloro group is bonded to a part of the main chain of the present invention can be produced by a cross-linking between a polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group and a silicon-based crosslinker. At this time, the fluoro group or chloro group bonded to the main chain of the final siloxane polymer is present in the repeating unit derived from the main chain of the silicon-based crosslinking agent. More specifically, the siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to the main chain of the present invention includes: i) a polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group and a silicon-based crosslink containing a hydrogen or hydroxy group in the main chain Can be prepared by cross-linking the agent and then substituting a hydrogen or hydroxy group with a fluoro group or a chloro group, or (ii) a polysiloxane with a terminal substituted with a vinyl group and a fluoro group in part of the main chain Alternatively, it can be produced by crosslinking a silicon-based crosslinking agent having a chloro group bonded thereto.

このとき、末端がビニル基に置換されたポリシロキサンは、従来の誘電性エラストマーの性質を有しているため、本発明のシロキサンポリマーに誘電性エラストマーの特性を付与する。さらに、主鎖の一部に結合されたフルオロ基またはクロロ基は、電気陰性度が高いので、本発明のシロキサンポリマーの分極度を向上させることによって誘電率を向上させる。   At this time, since the polysiloxane whose terminal is substituted with a vinyl group has the properties of a conventional dielectric elastomer, it imparts the properties of a dielectric elastomer to the siloxane polymer of the present invention. Furthermore, since the fluoro group or chloro group bonded to a part of the main chain has high electronegativity, the dielectric constant is improved by improving the polarization degree of the siloxane polymer of the present invention.

より具体的には、主鎖の一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーは、下記の化学式1で表される末端がビニル基に置換されたポリシロキサンと下記の化学式2で表されるシリコン系架橋剤とを架橋結合した後、化学式2で表されるシリコン系架橋剤から導かれる繰り返し単位の主鎖に存在するSi−Hの一部の水素またはSi−OHの一部のヒドロキシ基をフルオロ基またはクロロ基に置換することにより製造され得る。   More specifically, a siloxane polymer in which a fluoro group or a chloro group is bonded to a part of the main chain is represented by a polysiloxane in which a terminal represented by the following chemical formula 1 is substituted with a vinyl group and a chemical formula 2 below. And a part of hydrogen of Si-H or a part of Si-OH present in the main chain of the repeating unit derived from the silicon-based crosslinking agent represented by Formula 2 It can be produced by substituting a hydroxy group with a fluoro group or a chloro group.

Figure 0006423334
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化学式1において、R及びRは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、mは1以上の整数である。これに制限されるものではないが、化学式1のR及びRはC〜C20のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。mは50〜500の整数であることが好ましい。 In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and m is 1 It is an integer above. Although not limited thereto, R 1 and R 2 in Formula 1 are preferably C 1 to C 20 alkyl groups, and more preferably methyl groups. m is preferably an integer of 50 to 500.

Figure 0006423334
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化学式2において、R〜Rは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、Rは水素またはヒドロキシ基であり、nは0または1以上の整数であり、oは2以上の整数である。これに制限されるものではないが、nは0であり、oは10〜100の整数であることが好ましい。 In Formula 2, R 3 to R 7 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and R 8 is It is hydrogen or a hydroxy group, n is 0 or an integer of 1 or more, and o is an integer of 2 or more. Although not limited thereto, n is preferably 0 and o is preferably an integer of 10 to 100.

このとき、アルキル基の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基などが挙げられる。また、アリール基の具体的な例としては、フェニル基、トリル基、ビフェニル基、o−、m−、p−テルフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレニル基、9−フェニルアントラニル基、9,10−ジフェニルアントラニル基、ピレニル基などが挙げられる。また、シクロアルキル基の具体的な例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルナン基、アダマンタン基、4−メチルシクロヘキシル基などが挙げられる。   At this time, specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, Examples include a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, a hexadecyl group, a heptadecyl group, an octadecyl group, a nonadecyl group, an icosyl group, a hencicosyl group, and a docosyl group. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, tolyl group, biphenyl group, o-, m-, p-terphenyl group, naphthyl group, anthranyl group, phenanthrenyl group, 9-phenylanthranyl group, 9, A 10-diphenylanthranyl group, a pyrenyl group, etc. are mentioned. Specific examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornane group, an adamantane group, a 4-methylcyclohexyl group, and the like.

また、本発明のシロキサンポリマーは、化学式2で表されるシリコン系架橋剤の主鎖に存在する水素またはヒドロキシ基をフルオロ基またはクロロ基に置換して、主鎖にSi−FまたはSi−Clを含むシリコン系架橋剤を製造した後、主鎖の一部がフルオロ基またはクロロ基に置換されたシリコン系架橋剤を化学式1で表される末端がビニル基に置換されたポリシロキサンと架橋結合することにより製造され得る。   In addition, the siloxane polymer of the present invention is obtained by substituting a fluoro group or a chloro group for a hydrogen or hydroxy group present in the main chain of the silicon-based crosslinking agent represented by the chemical formula 2 so that the main chain is Si-F or Si-Cl. A silicon-based crosslinking agent having a main chain substituted with a fluoro group or a chloro group and a polysiloxane having a terminal represented by the chemical formula 1 substituted with a vinyl group. Can be manufactured.

本発明のシロキサンポリマーは、網構造を有する共重合体であることが好ましい。上述した方法により製造されたシロキサンポリマーは、末端がビニル基に置換されたポリシロキサンとシロキサン系架橋剤との架橋結合により製造される。このとき、ポリシロキサンの末端に存在するビニル基がシロキサン系架橋剤の主鎖に存在するSi−HまたはSi−OHと反応して互いに垂直方向に架橋される。つまり、末端がビニル基に置換されたポリシロキサンとシロキサン系架橋剤とは互いに2次元的に結合されて、線形構造でない、連続的な網構造を有するようになる。これに制限されるものではないが、具体例は、下記の化学式3で表されるシロキサンポリマーから確認することができる。   The siloxane polymer of the present invention is preferably a copolymer having a network structure. The siloxane polymer produced by the above-described method is produced by crosslinking between a polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group and a siloxane-based crosslinking agent. At this time, the vinyl group present at the terminal of the polysiloxane reacts with Si—H or Si—OH present in the main chain of the siloxane-based crosslinking agent to crosslink in the vertical direction. That is, the polysiloxane whose terminal is substituted with a vinyl group and the siloxane-based crosslinking agent are two-dimensionally bonded to each other to have a continuous network structure that is not a linear structure. Although not limited thereto, a specific example can be confirmed from a siloxane polymer represented by the following chemical formula 3.

Figure 0006423334
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Figure 0006423334
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化学式3において、Aは化学式4の構造を表す。化学式4において、R及びR10は各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、pは1以上の整数である。これに制限されるものではないが、化学式4のR及びR10はC〜C20のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。pは50〜500の整数であることが好ましい。 In Chemical Formula 3, A represents the structure of Chemical Formula 4. In Formula 4, R 9 and R 10 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and p is 1 It is an integer above. Although not limited thereto, R 9 and R 10 in Chemical Formula 4 are preferably C 1 to C 20 alkyl groups, and more preferably methyl groups. p is preferably an integer of 50 to 500.

このとき、化学式3において、aはシロキサン系架橋剤から導かれた繰り返し単位の例を表し、b及びcは末端がビニル基に置換されたポリシロキサンから導かれた繰り返し単位の例を表す。化学式3において確認することができるように、本発明のシロキサンポリマーは網構造を有する。   In this case, in Chemical Formula 3, a represents an example of a repeating unit derived from a siloxane-based crosslinking agent, and b and c represent examples of a repeating unit derived from polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group. As can be confirmed in Chemical Formula 3, the siloxane polymer of the present invention has a network structure.

本発明において主鎖の一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーからなる電気活性フィルム110は、延伸フィルムでありうる。これに制限されるものではないが、本発明の電気活性フィルム110は、MD方向(長手方向)またはTD方向(幅方向)に1軸または2軸延伸が施されてよく、100%〜500%の延伸率で延伸されてよい。主鎖の一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーからなる電気活性フィルム110を延伸する場合、シロキサンポリマーの主鎖が延びながら、フルオロ基またはクロロ基が同じ一方向に配列される。フルオロ基またはクロロ基が同じ方向に配列されれば、それぞれの分極方向が同一になるので、シロキサンポリマーの分極度がさらに向上し、電気活性フィルム110の誘電率が大きく向上する。   In the present invention, the electroactive film 110 made of a siloxane polymer in which a fluoro group or a chloro group is bonded to a part of the main chain may be a stretched film. Although not limited thereto, the electroactive film 110 of the present invention may be uniaxially or biaxially stretched in the MD direction (longitudinal direction) or TD direction (width direction), and is 100% to 500%. It may be stretched at a stretching ratio of. When the electroactive film 110 made of a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to a part of the main chain is stretched, the fluoro group or the chloro group is arranged in the same direction while the main chain of the siloxane polymer extends. . If fluoro groups or chloro groups are arranged in the same direction, the polarization directions are the same, so that the degree of polarization of the siloxane polymer is further improved and the dielectric constant of the electroactive film 110 is greatly improved.

より具体的には、本発明のシロキサンポリマーは、条件によって種々の結晶構造を有することができる。延伸前後による主鎖の一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーの結晶構造を示した図2を参照すれば、未延伸電気活性フィルムは、α−相(α−phase)を表す。α−相は、主鎖によってフルオロ基またはクロロ基がトランス(trans)形態及び捻れ(gauche)形態が混合されている状態を意味するので、ポリマー自体の分極度は小さい。また、結晶格子内でフルオロ基またはクロロ基が互いに向かい合うように配列されているので、α−相の総分極度が相殺され、電気活性フィルムの誘電率向上が制限される。   More specifically, the siloxane polymer of the present invention can have various crystal structures depending on conditions. Referring to FIG. 2 showing a crystal structure of a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to a part of the main chain before and after stretching, an unstretched electroactive film exhibits an α-phase. . The α-phase means a state in which a fluoro group or a chloro group is mixed in a trans form and a gauche form by the main chain, so that the degree of polarization of the polymer itself is small. Further, since the fluoro group or the chloro group are arranged so as to face each other in the crystal lattice, the total degree of polarization of the α-phase is offset and the improvement of the dielectric constant of the electroactive film is limited.

しかし、図2に示すように、電気活性フィルムを延伸する場合、シロキサンポリマーの主鎖が延びながら、シロキサンポリマーの主鎖に結合されたフルオロ基またはクロロ基間の立体障害(steric)が大きく解消され、フルオロ基またはクロロ基が共にトランス(all−trans)形態からなっているβ−相(β−phase)が形成され得る。すなわち、結晶格子内でフルオロ基またはクロロ基が同じ一方向に配列されており、分極度が最大になり得る。つまり、延伸された電気活性フィルムは、α−相からβ−相の構造に変わる。これにより、シロキサンポリマーからなる電気活性フィルムの誘電率はさらに向上する。一方、本発明の電気活性フィルムには、延伸工程とともに、ポリマーに高い直流電圧を印加して特定の電荷を有する原子を一方向に配列させるポーリング(polling)工程が加えられ得る。ポーリング工程によって電気活性フィルムの分極方向が一定に形成され得る。   However, as shown in FIG. 2, when the electroactive film is stretched, the main chain of the siloxane polymer is extended, but the steric hindrance between the fluoro group or the chloro group bonded to the main chain of the siloxane polymer is largely eliminated. Thus, a β-phase can be formed in which both the fluoro group and the chloro group are in an all-trans form. That is, fluoro groups or chloro groups are arranged in the same direction in the crystal lattice, and the degree of polarization can be maximized. That is, the stretched electroactive film changes from an α-phase to a β-phase structure. This further improves the dielectric constant of the electroactive film made of the siloxane polymer. Meanwhile, the electroactive film of the present invention may be subjected to a stretching process and a polling process in which atoms having a specific charge are arranged in one direction by applying a high DC voltage to the polymer. The polarization direction of the electroactive film can be formed constant by the poling process.

また、本発明の電気活性フィルムを延伸する場合、強誘電性ポリマー(ferroelectric polymer)性質を表す領域と誘電性エラストマー(dielectric elastomer)性質を表す領域とが区分されて形成され、2つの領域は交互に(layer by layer)積層(stacking)された構造になる。   In addition, when the electroactive film of the present invention is stretched, a region representing a ferroelectric polymer property and a region representing a dielectric elastomer property are formed separately, and the two regions are alternately formed. (Layer by layer) A stacked structure is obtained.

より具体的には、図2に示すように、延伸前の電気活性フィルムは、フルオロ基またはクロロ基が結合された主鎖が不規則な曲線をなし、フルオロ基またはクロロ基がランダムな方向に配列されてα−相のような構造を形成する。しかし、延伸後の電気活性フィルムは、引力により平たくなるので、フルオロ基またはクロロ基が結合された主鎖が直線に近い線形をなし、上述したように、フルオロ基またはクロロ基が同じ方向に向けて配列される。つまり、フルオロ基またはクロロ基が結合された主鎖は、PVDF系ポリマーのような従来の強誘電性ポリマーと類似した構造を有するため、強誘電性ポリマー領域を形成する。一方、シロキサンポリマーの主鎖間を結合するポリマーは、従来の誘電性エラストマーと類似した構造を有するため、誘電性ポリマー領域を形成する。最終的に、電気活性フィルムを延伸することにより、強誘電性ポリマー領域と誘電性ポリマー領域とが互いに交互に積層(stacking)されている多層構造が形成される。   More specifically, as shown in FIG. 2, in the electroactive film before stretching, the main chain to which a fluoro group or a chloro group is bonded has an irregular curve, and the fluoro group or the chloro group is in a random direction. Arranged to form an α-phase-like structure. However, since the electroactive film after stretching becomes flat due to attractive force, the main chain to which the fluoro group or chloro group is bonded has a linear shape, and as described above, the fluoro group or chloro group is directed in the same direction. Are arranged. That is, the main chain to which a fluoro group or a chloro group is bonded has a structure similar to that of a conventional ferroelectric polymer such as a PVDF polymer, and thus forms a ferroelectric polymer region. On the other hand, a polymer that bonds between the main chains of the siloxane polymer has a structure similar to that of a conventional dielectric elastomer, and thus forms a dielectric polymer region. Finally, the electroactive film is stretched to form a multilayer structure in which ferroelectric polymer regions and dielectric polymer regions are alternately stacked on each other.

電気活性フィルム110が上述したようにβ−相の構造を有するか、強誘電性ポリマー領域と誘電性ポリマー領域とが互いに交互に積層(stacking)されている多層構造を形成する場合、電気活性フィルム110は、強誘電性ポリマーの性質と誘電性エラストマーの性質とを同時に有することができるので、従来の強誘電性ポリマーの問題点であった光透過率が向上し、誘電性エラストマーの問題点であった誘電率が大きく向上する。   When the electroactive film 110 has a β-phase structure as described above or forms a multilayer structure in which ferroelectric polymer regions and dielectric polymer regions are alternately stacked, the electroactive film 110 can simultaneously have the properties of a ferroelectric polymer and the properties of a dielectric elastomer, so that the light transmittance, which has been a problem of conventional ferroelectric polymers, is improved. The dielectric constant was greatly improved.

上述したように、本発明の電気活性フィルム110は、延伸により誘電率が向上する。具体的には、電気活性フィルム110は、延伸率が100%以上である延伸により誘電率が15%以上または20%以上向上し、好ましくは、30%以上向上する。電気活性フィルム110は、延伸倍率が増加するほど、シロキサンポリマーの主鎖に結合されたフルオロ基またはクロロ基の原子配列がさらに一定になり、分極度が向上するので、電気活性フィルム110の誘電率がさらに向上する。具体的には、電気活性フィルム110は、延伸率が300%以上である延伸により誘電率が30%以上または40%以上向上し、好ましくは、50%以上向上する。このように、本発明の電気活性フィルム110は、従来に誘電性エラストマーとして使用されたポリジメチルシロキサン(PDMS)と類似したシロキサンポリマーで形成されるが、シロキサンポリマーの主鎖にSi−FまたはSi−Clが結合されるので、延伸により誘電率が大きく向上する。   As described above, the dielectric constant of the electroactive film 110 of the present invention is improved by stretching. Specifically, the electroactive film 110 has a dielectric constant of 15% or more or 20% or more, preferably 30% or more, when stretched with a stretch ratio of 100% or more. In the electroactive film 110, as the draw ratio increases, the atomic arrangement of the fluoro group or chloro group bonded to the main chain of the siloxane polymer becomes more constant, and the degree of polarization improves. Therefore, the dielectric constant of the electroactive film 110 is increased. Is further improved. Specifically, the electroactive film 110 has a dielectric constant improved by 30% or 40% or more, preferably 50% or more, by stretching with a stretching ratio of 300% or more. Thus, the electroactive film 110 of the present invention is formed of a siloxane polymer similar to polydimethylsiloxane (PDMS) conventionally used as a dielectric elastomer, but with Si-F or Si in the main chain of the siloxane polymer. Since —Cl is bonded, the dielectric constant is greatly improved by stretching.

本発明の電気活性フィルム110は、誘電率が優れており、25℃の条件下において1kHzで測定した誘電率が5.0以上であり、好ましくは、7.0以上である。誘電性エラストマーとして最も広く使用されるポリジメチルシロキサン(PDMS)は、一般的に約2.5〜3.0程度の誘電率を表すが、本発明の電気活性フィルム110は、7.0以上の誘電率を表し、さらに電気活性フィルム110を延伸した場合には、8.0以上または10.0以上の誘電率を表す。電気活性フィルム110の誘電率が前記範囲を満たす場合、接触感応素子の振動強度を向上させることができ、駆動電圧を低くすることができる。   The electroactive film 110 of the present invention has an excellent dielectric constant, and the dielectric constant measured at 1 kHz under the condition of 25 ° C. is 5.0 or more, preferably 7.0 or more. Polydimethylsiloxane (PDMS), which is most widely used as a dielectric elastomer, generally exhibits a dielectric constant of about 2.5 to 3.0, but the electroactive film 110 of the present invention has a dielectric constant of 7.0 or more. The dielectric constant is expressed, and when the electroactive film 110 is stretched, the dielectric constant is 8.0 or more or 10.0 or more. When the dielectric constant of the electroactive film 110 satisfies the above range, the vibration strength of the touch sensitive element can be improved and the driving voltage can be lowered.

また、本発明の電気活性フィルム110は、光透過率が85%以上であることが好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。一般的に、表示パネルの前面に接触感応素子を配置するためには、接触感応素子の光透過率が80%以上でなければならない。特に、電気活性を有するPVDF(Poly VinyliDene Fluoride)やP(VDF−TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)−TriFlurorEtylene)などのような強誘電性ポリマーの場合、一般的に75%以下の光透過率を有するので、表示パネルの前面に配置するのが難しいという問題があった。しかし、本発明の電気活性フィルム110は、強誘電性ポリマーと誘電性エラストマーとの性質を共に含んでいるところ、光透過率及び誘電率に共に優れた接触感応素子として機能することができる。   The electroactive film 110 of the present invention preferably has a light transmittance of 85% or more, and more preferably 90% or more. Generally, in order to arrange a touch sensitive element on the front surface of the display panel, the light transmittance of the touch sensitive element must be 80% or more. In particular, in the case of a ferroelectric polymer such as PVDF (Poly VinylDene Fluoride) and P (VDF-TrFE) (Poly (VinylDene Fluoride) -TriFluorEtyrene) having electric activity, the light transmittance is generally 75% or less. Therefore, there is a problem that it is difficult to arrange on the front surface of the display panel. However, since the electroactive film 110 of the present invention includes both the properties of a ferroelectric polymer and a dielectric elastomer, the electroactive film 110 can function as a touch-sensitive element that is excellent in both light transmittance and dielectric constant.

本発明の電気活性フィルム110は、厚さが10μm〜500μmであることが好ましく、20μm〜200μmであることがさらに好ましい。電気活性フィルム110の厚さが前記範囲を満たす場合、接触感応素子100の強い振動強度が実現され得る。   The electroactive film 110 of the present invention preferably has a thickness of 10 μm to 500 μm, and more preferably 20 μm to 200 μm. When the thickness of the electroactive film 110 satisfies the above range, strong vibration strength of the touch-sensitive element 100 can be realized.

電気活性フィルム110の両表面には、電源供給のための第1の電極121及び第2の電極122が付着される。具体的には、図1において、電気活性フィルム110の下面に配置される電極を第1の電極121として、電気活性フィルム110の上面に配置される電極を第2の電極122として図示されている。   A first electrode 121 and a second electrode 122 for supplying power are attached to both surfaces of the electroactive film 110. Specifically, in FIG. 1, the electrode disposed on the lower surface of the electroactive film 110 is illustrated as the first electrode 121, and the electrode disposed on the upper surface of the electroactive film 110 is illustrated as the second electrode 122. .

第1の電極121及び第2の電極122は、導電性物質で形成されることができ、これに制限されるものではないが、例えば、金(Au)、銅(Cu)、チタニウム(Ti)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、アルミニウム−銅合金(Al−Cu alloy)などのような金属物質で形成されるか、またはPEDOT[Poly(3,4−EthyleneDiOxyThiophene)]:PSS[Poly(4−StyreneSulfonic acid)]、ポリピロール(polypyrrole)、ポリアニリン(polyaniline)などのような導電性ポリマーからなることができる。また、第1の電極121及び第2の電極122は、接触感応素子100の円滑な繰り返し的な駆動に適するように、炭素導電性グリース(carbon conductive grease)、カーボンブラック(Carbon Black)、または炭素ナノチューブ(Carbon Nano Tube;CNT)に弾性体を混合して製造された軟質(soft)電極からなることができる。第1の電極121及び第2の電極122は、互いに同じ物質からなることができ、互いに相違した物質からなることもできる。   The first electrode 121 and the second electrode 122 may be formed of a conductive material, but are not limited thereto, and examples thereof include gold (Au), copper (Cu), and titanium (Ti). , Chromium (Cr), molybdenum (Mo), aluminum (Al), aluminum-copper alloy (Al-Cu alloy) or the like, or PEDOT [Poly (3,4-EthyleneDiOxyThiophene)] : PSS [Poly (4-Styrene Sulfonic acid)], polypyrrole, polyaniline, and the like. In addition, the first electrode 121 and the second electrode 122 may be made of carbon conductive grease, carbon black, or carbon so as to be suitable for smooth and repetitive driving of the touch-sensitive element 100. It may be composed of a soft electrode manufactured by mixing an elastic body with a carbon nanotube (CNT). The first electrode 121 and the second electrode 122 may be made of the same material or different materials.

本発明の接触感応素子100を表示パネル上に配置させる場合、第1の電極121及び第2の電極122は、接触感応素子の透明性を確保するために、透明な導電性物質を含むことが好ましい。これに制限されるものではないが、透明な導電性物質は、インジウム錫酸化物(Induim Tin Oxide、ITO)、グラフェン(Graphene)、金属ナノワイヤ、及び透明導電性酸化物(TCO)からなる群より選ばれる1種でありうる。   When the touch-sensitive element 100 of the present invention is disposed on the display panel, the first electrode 121 and the second electrode 122 may include a transparent conductive material in order to ensure the transparency of the touch-sensitive element. preferable. Although not limited thereto, the transparent conductive material may be selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), graphene, metal nanowires, and transparent conductive oxide (TCO). It can be one kind selected.

第1の電極121及び第2の電極122は、様々な方式で電気活性フィルム110の両面に配置される。例えば、第1の電極121及び第2の電極122は、スパッタリング(sputtering)、プリンティング(printing)、スリットコーティング(slit coating)などのような方式で電気活性フィルム110の両面に配置されることができる。特に、第1の電極121及び第2の電極122が同じ物質で配置される場合、第1の電極121及び第2の電極122は、同時に配置されることもできる。   The first electrode 121 and the second electrode 122 are disposed on both surfaces of the electroactive film 110 in various ways. For example, the first electrode 121 and the second electrode 122 may be disposed on both sides of the electroactive film 110 in a manner such as sputtering, printing, slit coating, and the like. . In particular, when the first electrode 121 and the second electrode 122 are disposed of the same material, the first electrode 121 and the second electrode 122 may be disposed at the same time.

第1の電極121及び第2の電極122は、外部から電圧が印加されて電場を形成する。ここで、電気活性フィルム110に電場を形成するために、第1の電極121と第2の電極122には互いに相違した大きさの電圧が印加されるか、互いに反対の電気的性質を有する電圧が印加され得る。例えば、第1の電極121に正(+)の電圧が印加される場合、第2の電極122には負(−)の電圧または接地電圧が印加され、第1の電極121に負(−)の電圧が印加される場合、第2の電極122には正(+)の電圧または接地電圧が印加され得る。ここで、第1の電極121に印加される電圧の電気的性質と第2の電極122に印加される電圧の電気的性質とが互いに反対に変更されることにより、電場の方向も共に変更される。   A voltage is applied to the first electrode 121 and the second electrode 122 from the outside to form an electric field. Here, in order to form an electric field on the electroactive film 110, voltages having different magnitudes are applied to the first electrode 121 and the second electrode 122, or voltages having opposite electrical properties. Can be applied. For example, when a positive (+) voltage is applied to the first electrode 121, a negative (−) voltage or a ground voltage is applied to the second electrode 122, and a negative (−) is applied to the first electrode 121. In this case, a positive (+) voltage or a ground voltage may be applied to the second electrode 122. Here, the electrical property of the voltage applied to the first electrode 121 and the electrical property of the voltage applied to the second electrode 122 are changed opposite to each other, whereby the direction of the electric field is also changed. The

第1の電極121と第2の電極122とに印加される電圧は、交流(AC)電圧でありうるし、直流(DC)電圧でありうる。第1の電極121及び第2の電極122に交流電圧(AC)を印加する場合、電気活性フィルム110は、周期的に変位されることができ、振動する効果を出すことができ、第1の電極121及び第2の電極122に直流電圧(DC)を印加する場合、電気活性フィルム110は、曲げられた状態を維持することができる。   The voltage applied to the first electrode 121 and the second electrode 122 may be an alternating current (AC) voltage or a direct current (DC) voltage. When an alternating voltage (AC) is applied to the first electrode 121 and the second electrode 122, the electroactive film 110 can be periodically displaced, and can exert an oscillating effect. When a direct voltage (DC) is applied to the electrode 121 and the second electrode 122, the electroactive film 110 can maintain a bent state.

本発明の接触感応素子100は、主鎖の少なくとも一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーを含む、誘電率に優れた電気活性フィルム110を使用する。このとき、本発明において接触感応素子100は、ユーザの必要に応じて、未延伸の電気活性フィルムを使用することができ、延伸された電気活性フィルムを使用することもできる。   The touch-sensitive element 100 of the present invention uses an electroactive film 110 having an excellent dielectric constant, which includes a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to at least a part of the main chain. At this time, in the present invention, the touch-sensitive element 100 can use an unstretched electroactive film or a stretched electroactive film as required by the user.

すなわち、未延伸の電気活性フィルム及び延伸された電気活性フィルムは、ともに電気活性ポリマーとして使用される従来の誘電性エラストマーと比較して顕著に大きい誘電率を有するので、接触感応素子100の駆動電圧を低め、振動強度を向上させることができる。   That is, the unstretched electroactive film and the stretched electroactive film both have a significantly higher dielectric constant than conventional dielectric elastomers used as electroactive polymers. And the vibration strength can be improved.

前述したように、本発明の電気活性フィルム110が延伸された場合、部分的に強誘電性ポリマー領域と誘電性エラストマー領域とを同時に含むハイブリッド型ポリマーが形成され、強誘電性ポリマーと誘電性エラストマーの特性が同時に発現される。より具体的に、電気陰性度の大きいフルオロ基及びクロロ基を含む強誘電性ポリマー領域は、電気活性フィルム110に電場が印加されることにより、強誘電性ポリマー領域の内部の双極子(dipole)の整列方向が変更されることにより接触感応素子100に力を伝達する。これとは異なり、誘電性ポリマー領域は、複数のポリシロキサン鎖が形成されている領域であるから、誘電性ポリマー領域は、電気活性フィルム110に電圧が印加されることにより発生する静電気的引力(Coulombic Force)により収縮及び膨脹されて接触感応素子100に力を伝達する。   As described above, when the electroactive film 110 of the present invention is stretched, a hybrid type polymer partially including a ferroelectric polymer region and a dielectric elastomer region is formed, and the ferroelectric polymer and the dielectric elastomer are formed. These characteristics are expressed simultaneously. More specifically, a ferroelectric polymer region including a fluoro group and a chloro group having a high electronegativity is a dipole inside the ferroelectric polymer region when an electric field is applied to the electroactive film 110. The force is transmitted to the touch sensitive element 100 by changing the alignment direction. Unlike this, the dielectric polymer region is a region where a plurality of polysiloxane chains are formed, and therefore, the dielectric polymer region is an electrostatic attractive force generated by applying a voltage to the electroactive film 110 ( The force is transmitted to the touch-sensitive element 100 by being contracted and expanded by a coulombic force.

図3は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子100を含む表示装置200の構造を説明するための概略的な分解斜視図である。図3に示すように、本発明の一実施形態に係る表示装置200は、下部カバー210、表示パネル220、接触感応素子100、タッチパネル230、及び上部カバー240を備える。   FIG. 3 is a schematic exploded perspective view for explaining the structure of the display device 200 including the touch-sensitive element 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the display device 200 according to an embodiment of the present invention includes a lower cover 210, a display panel 220, a touch sensitive element 100, a touch panel 230, and an upper cover 240.

下部カバー210は、表示パネル220、接触感応素子100、及びタッチパネル230の下部を覆うように表示パネル220の下に配置される。下部カバー210は、表示装置200内部の構成を外部の衝撃及び異物質や水分の浸透から保護する。例えば、下部カバー210は、これに制限されるものではないが、熱成形が可能であり、加工性のよいプラスチックのような物質からなることができる。また、下部カバー210は、近年、フレキシブル(flexible)表示装置が活発に開発されていることにより、表示装置200の形状変化によって共に変形され得る物質からなることができる。例えば、下部カバー210は、軟性を有するプラスチックのような物質からなることができる。   The lower cover 210 is disposed under the display panel 220 so as to cover the lower portions of the display panel 220, the touch sensitive element 100, and the touch panel 230. The lower cover 210 protects the internal configuration of the display device 200 from external impacts and penetration of foreign substances and moisture. For example, the lower cover 210 is not limited thereto, but can be made of a material such as plastic that can be thermoformed and has good workability. Also, the lower cover 210 may be made of a material that can be deformed together with a change in the shape of the display device 200 due to the active development of flexible display devices in recent years. For example, the lower cover 210 may be made of a soft plastic material.

表示パネル220は、表示装置200で映像を表示するための表示素子が配置されたパネルを意味する。表示パネル220は、これに制限されるものではないが、例えば、有機発光表示パネル、液晶表示パネル、電気泳動表示パネルなどのような様々な表示パネルが使用され得る。好ましくは、表示パネル220は、有機発光表示装置でありうる。有機発光表示装置は、有機発光層に電流を流すことにより、有機発光層が発光するようにする表示装置であり、有機発光層を使用して特定波長の光を発光する。有機発光表示装置は、少なくともカソード、有機発光層、アノードを備える。   The display panel 220 means a panel on which display elements for displaying images on the display device 200 are arranged. The display panel 220 is not limited thereto, but various display panels such as an organic light emitting display panel, a liquid crystal display panel, an electrophoretic display panel, and the like can be used. The display panel 220 may be an organic light emitting display device. The organic light emitting display device is a display device that causes an organic light emitting layer to emit light by passing a current through the organic light emitting layer, and emits light of a specific wavelength using the organic light emitting layer. The organic light emitting display device includes at least a cathode, an organic light emitting layer, and an anode.

有機発光表示装置も軟性を有して変形され得るように構成されることができる。すなわち、有機発光表示装置は、軟性を有するフレキシブル(flexible)有機発光表示装置であって、フレキシブル基板を含む。フレキシブル有機発光表示装置は、外部から加えられる力により様々な方向及び角度で変形されることができる。   The organic light emitting display device may also be configured to be flexible and deformable. That is, the organic light emitting display device is a flexible organic light emitting display device having flexibility, and includes a flexible substrate. The flexible organic light emitting display device can be deformed in various directions and angles by an external force.

接触感応素子100は、必要に応じて表示パネル220の下部に配置されることができ、表示パネル220の上部に配置されることもできる。図3では、接触感応素子100の上部に配置されることと想定して説明する。具体的に、接触感応素子100は、表示パネル220の上面に直接接触されるように配置されることができ、表示パネル220の上面と接触感応素子100の下面との間に接着剤を用いて配置されることもできる。接着剤としては、これに制限されるものではないが、OCA(optical clear adhesive)またはOCR(optical clear resin)が使用され得るが、これに制限されるものではない。   The touch sensitive element 100 may be disposed below the display panel 220 as necessary, and may be disposed above the display panel 220. In FIG. 3, description will be made assuming that the contact-sensitive element 100 is disposed on the upper part. Specifically, the touch-sensitive element 100 can be disposed so as to be in direct contact with the upper surface of the display panel 220, and an adhesive is used between the upper surface of the display panel 220 and the lower surface of the touch-sensitive element 100. It can also be arranged. The adhesive may be, but is not limited to, OCA (Optical Clear Adhesive) or OCR (Optical Clear Resin), but is not limited thereto.

図3に示された接触感応素子100は、第1の電極121、第2の電極122、及び電気活性フィルム110を備える。接触感応素子100の具体的な構成要素は、図1において説明した接触感応素子100と同様であるから、詳細な説明を省略する。   The touch-sensitive element 100 shown in FIG. 3 includes a first electrode 121, a second electrode 122, and an electroactive film 110. Specific components of the touch sensitive element 100 are the same as those of the touch sensitive element 100 described in FIG.

接触感応素子100は、表示パネル220と電気的に結合されることができる。例えば、表示パネル220に配置されたFPCB(Flexible Printed Circuit Board)と接触感応素子100の電極が配線により互いに電気的に結合されることもできる。   The touch sensitive element 100 may be electrically coupled to the display panel 220. For example, an FPCB (Flexible Printed Circuit Board) disposed on the display panel 220 and an electrode of the touch-sensitive element 100 may be electrically coupled to each other through a wiring.

接触感応素子100上にはタッチパネル230が配置される。タッチパネル230は、表示装置200に対するユーザのタッチ入力を感知し、タッチ座標を提供する機能を果たすパネルを意味する。   A touch panel 230 is disposed on the touch sensitive element 100. The touch panel 230 refers to a panel that senses a user's touch input to the display device 200 and performs a function of providing touch coordinates.

タッチパネル230は、配置される位置によって区分されることができる。例えば、表示パネル220の上部表面に付着するアッド−オン(Add−On)方式が使用され得る。他の例において、表示パネル220上に蒸着させるオン−セル(On−Cell)方式が使用され得る。さらに他の例において、表示パネル220の内部に形成したイン−セル(In−Cell)方式が使用され得る。また、タッチパネル230は、作動方式によって区分されることができる。例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、超音波方式、赤外線方式などが使用され得るが、好ましくは、静電容量方式のタッチパネルがタッチパネル230として使用され得る。   The touch panel 230 can be classified according to the position where it is arranged. For example, an add-on method that adheres to the upper surface of the display panel 220 may be used. In another example, an on-cell method of depositing on the display panel 220 may be used. In another example, an in-cell method formed inside the display panel 220 may be used. In addition, the touch panel 230 can be classified according to an operation method. For example, a capacitive method, a resistive film method, an ultrasonic method, an infrared method, or the like can be used. Preferably, a capacitive touch panel can be used as the touch panel 230.

また、タッチパネル230は、接触感応素子100と電気的に結合されることができる。具体的に、タッチパネル230は、接触感応素子100の電極と電気的に結合され、タッチパネル230で入力された様々なタッチ信号または電圧が接触感応素子100に伝達され得る。   In addition, the touch panel 230 can be electrically coupled to the touch sensitive element 100. Specifically, the touch panel 230 is electrically coupled to the electrodes of the touch sensitive element 100, and various touch signals or voltages input from the touch panel 230 can be transmitted to the touch sensitive element 100.

上部カバー240は、接触感応素子100、表示パネル220、及びタッチパネル230の上部を覆うようにタッチパネル230上に配置される。上部カバー240は、下部カバー210と同様な機能をすることができる。また、上部カバー240も下部カバー210と同様に、同じ物質からなることができる。   The upper cover 240 is disposed on the touch panel 230 so as to cover the upper parts of the touch sensitive element 100, the display panel 220, and the touch panel 230. The upper cover 240 can perform the same function as the lower cover 210. The upper cover 240 may be made of the same material as the lower cover 210.

また、表示装置200は、光透過率及び誘電率に優れた電気活性フィルム110を使用することにより、低い駆動電圧と優れた光透過率を有するようになるので、表示パネルの前面に配置させることができる。これにより、本発明の表示装置200は、ユーザに直接的なタッチ感とフィードバックを伝達することができる。   In addition, the display device 200 has a low driving voltage and an excellent light transmittance by using the electroactive film 110 having an excellent light transmittance and dielectric constant. Therefore, the display device 200 is disposed on the front surface of the display panel. Can do. Thereby, the display apparatus 200 of this invention can transmit a direct touch feeling and feedback to a user.

図4は、本発明の様々な実施形態に係る表示装置が有利に活用され得る実例を示す図である。図4(a)は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子を含むモバイル表示装置300の例示的な外観図である。このとき、モバイル表示装置としては、スマートフォン、携帯電話、タブレットPC、PDAなどのような小型装置が挙げられる。本発明の接触感応素子がモバイル表示装置300に設けられる場合、タッチ強度によって微細な差異まで直接的にユーザに振動を伝達することができ、より強いタッチ感を伝達することもできる。ユーザは、モバイル表示装置300で動画視聴、ゲーム、ボタン入力などを行うときにタッチとともに振動を感じることができるので、モバイル表示装置300からより共感覚的な情報を伝達されることができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a display device according to various embodiments of the present invention can be advantageously used. FIG. 4A is an exemplary external view of a mobile display device 300 including a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. At this time, examples of the mobile display device include small devices such as a smartphone, a mobile phone, a tablet PC, and a PDA. When the touch-sensitive element of the present invention is provided in the mobile display device 300, vibration can be directly transmitted to the user up to a minute difference depending on the touch strength, and a stronger touch feeling can be transmitted. Since the user can feel vibration with touch when performing video viewing, a game, button input, and the like on the mobile display device 300, more user-sympathetic information can be transmitted from the mobile display device 300.

図4(b)は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子を含む車両用ナビゲーション400の例示的な外観図である。車両用ナビゲーション400は、表示装置及び複数の操作要素を含むことができ、車両の内部に設置されたプロセッサにより制御されることができる。本発明の表示装置が車両用ナビゲーション400に適用される場合、道路の高低、道路の状態、車両の進行状況などを多様にユーザに触覚的に提供できる。   FIG. 4B is an exemplary external view of a vehicular navigation 400 including a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. The vehicle navigation 400 may include a display device and a plurality of operation elements, and may be controlled by a processor installed in the vehicle. When the display device of the present invention is applied to the vehicle navigation 400, it is possible to tactilely provide the user with various road heights, road conditions, vehicle progress, and the like.

図4(c)は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子を含むTV500の例示的な外観図である。本発明の表示装置がTV500またはモニタのようなディスプレイ装置に使用される場合、ユーザは、ディスプレイ装置を介して特定物件の質感、話者の状態などを実際に経験するように感じることができるので、よりリアルな映像を楽しむことができる。   FIG. 4C is an exemplary external view of a TV 500 including a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. When the display device of the present invention is used in a display device such as a TV 500 or a monitor, the user can feel as if he / she actually experiences the texture of a specific property, the state of a speaker, etc. via the display device. , You can enjoy more realistic video.

図4(d)は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子を含む屋外広告板600の例示的な外観図である。本発明の表示装置が屋外広告板600に適用される場合、販売しようとする広告物品に対する触覚的な情報をユーザに直接伝達できるので、広告効果を極大化できる。   FIG. 4D is an exemplary external view of an outdoor advertising board 600 including a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. When the display device of the present invention is applied to the outdoor advertising board 600, tactile information about the advertising article to be sold can be directly transmitted to the user, so that the advertising effect can be maximized.

図4(e)は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子を含むスロットマシン700の例示的な外観図である。スロットマシン700は、表示装置、及び様々なプロセッサが内蔵されるハウジングを含むことができる。本発明の表示装置をスロットマシン700に適用する場合、直接画像を動作させることにより、レバー引き、ルーレットホイールの回転、ルーレットボールの移動などをリアルに提供でき、ゲームに対する没入感を倍加させることができる。   FIG. 4E is an exemplary external view of a slot machine 700 including a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. The slot machine 700 may include a display device and a housing in which various processors are incorporated. When the display device of the present invention is applied to the slot machine 700, by directly operating the image, lever pulling, rotation of the roulette wheel, movement of the roulette ball, etc. can be provided realistically, and the feeling of immersion in the game can be doubled. it can.

図4(f)は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子を含む電子黒板800の例示的な外観図である。電子黒板800は、表示装置、スピーカ、及びこれらを外部の衝撃から保護するための構造物を含むことができる。本発明の表示装置を電子黒板800に適用する場合、教育者は、スタイラスペンまたは指で表示装置に講義内容を入力するときに、直接黒板800に板書するような感じが提供され得る。また、被教育者が電子黒板800に表示されたイメージに対するタッチ入力を印加する場合、当該イメージに適した触覚的フィードバックが被教育者に提供され得るので、教育の効果が極大化され得る。   FIG. 4F is an exemplary external view of an electronic blackboard 800 including a touch-sensitive element according to an embodiment of the present invention. The electronic blackboard 800 may include a display device, a speaker, and a structure for protecting them from external impacts. When the display device of the present invention is applied to the electronic blackboard 800, an educator may be provided with a feeling of writing on the blackboard 800 directly when inputting lecture contents to the display device with a stylus pen or a finger. In addition, when the educated person applies touch input to the image displayed on the electronic blackboard 800, tactile feedback suitable for the image can be provided to the educated person, so that the educational effect can be maximized.

図5A及び5Bは、本発明の様々な実施形態に係る主鎖の一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーからなる電気活性フィルムの製造方法のフローチャートを示す図である。   5A and 5B are flowcharts illustrating a method for manufacturing an electroactive film made of a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to a part of a main chain according to various embodiments of the present invention.

本発明の電気活性フィルムの製造方法は、ハロゲン元素を含むシロキサンポリマーを製造する方法によって差異点があるところ、下記に記載するように、シロキサンポリマーを製造する方法を分離して2つの方法で説明する。   The method for producing an electroactive film of the present invention is different depending on the method for producing a siloxane polymer containing a halogen element. As described below, the method for producing a siloxane polymer is separated into two methods. To do.

具体的には、図5Aによる電気活性フィルムの製造方法は、末端がビニル基に置換されたポリシロキサンと主鎖にSi−HまたはSi−OHを含むシリコン系架橋剤とを架橋させてシロキサンポリマーを製造した後、シリコン系架橋剤に由来する繰り返し単位の残存するSi−HまたはSi−OHをフルオロ基またはクロロ基に置換するステップを含む。   Specifically, the method for producing an electroactive film according to FIG. 5A includes a siloxane polymer obtained by crosslinking polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group and a silicon-based crosslinking agent containing Si—H or Si—OH in the main chain. Is prepared, and the step of replacing the remaining Si—H or Si—OH of the repeating unit derived from the silicon-based crosslinking agent with a fluoro group or a chloro group is included.

まず、下記の化学式1で表されるポリシロキサンと下記の化学式2で表されるシリコン系架橋剤とを架橋結合させてシロキサンポリマーを製造する(S51a)。   First, a polysiloxane represented by the following chemical formula 1 and a silicon-based crosslinking agent represented by the following chemical formula 2 are cross-linked to produce a siloxane polymer (S51a).

Figure 0006423334
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化学式1において、R及びRは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、mは1以上の整数である。これに制限されるものではないが、化学式1のR及びRはC〜C20のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。mは50〜500の整数であることが好ましい。 In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and m is 1 It is an integer above. Although not limited thereto, R 1 and R 2 in Formula 1 are preferably C 1 to C 20 alkyl groups, and more preferably methyl groups. m is preferably an integer of 50 to 500.

Figure 0006423334
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化学式2において、R〜Rは各々独立的に、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアリール基、C〜C20のシクロアルキル基または水素であり、Rは水素またはヒドロキシ基であり、nは0または1以上の整数であり、oは2以上の整数である。これに制限されるものではないが、nは0であり、oは10〜100の整数であることが好ましい。 In Formula 2, R 3 to R 7 are each independently a C 1 to C 20 alkyl group, a C 1 to C 20 aryl group, a C 1 to C 20 cycloalkyl group, or hydrogen, and R 8 is It is hydrogen or a hydroxy group, n is 0 or an integer of 1 or more, and o is an integer of 2 or more. Although not limited thereto, n is preferably 0 and o is preferably an integer of 10 to 100.

化学式1で表されるポリシロキサンは、末端がビニル基に置換されたポリシロキサンであり、化学式2で表される架橋剤は、主鎖にSi−HまたはSi−OHを含む鎖型シリコン系架橋剤である。これに制限されるものではないが、化学式1は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)の末端をビニル基に置換したものでよく、化学式2は、架橋剤として末端がトリメチルシランに置換されたポリハイドロゲンメチルシロキサン(PHMS)でよい。   The polysiloxane represented by the chemical formula 1 is a polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group, and the cross-linking agent represented by the chemical formula 2 is a chain-type silicon-based crosslinking containing Si—H or Si—OH in the main chain. It is an agent. Although not limited thereto, Chemical Formula 1 may be obtained by replacing the terminal of polydimethylsiloxane (PDMS) with a vinyl group, and Chemical Formula 2 is a polyhydrogenmethyl having a terminal substituted with trimethylsilane as a crosslinking agent. Siloxane (PHMS) may be used.

シロキサンポリマーを製造するステップ(S51a)は、有機溶媒としてベンゼン、トルエン、n−ヘプタン、エーテル、キシレン、トリエチルアミン、及びジイソプロピルアミンなどを使用することができ、50℃〜80℃で1時間〜48時間の間行うことができる。   In the step (S51a) for producing the siloxane polymer, benzene, toluene, n-heptane, ether, xylene, triethylamine, diisopropylamine and the like can be used as the organic solvent, and the temperature is 50 to 80 ° C. for 1 to 48 hours. Can be done during.

シロキサンポリマーを製造するステップ(S51a)は、白金系触媒下で行うことができ、白金系触媒としては、これに制限されるものではないが、例えば、カルステッド触媒(Carstedt’s catalyst)であるPt[(CH=CH−SiMeO]1.5、ツァイゼ塩ダイマー(Zeise salt dimmer)であるPt[(C)Clなどを使用することができる。このような触媒は、反応物1モルに対して0.01モル%〜1モル%の含量として使用することができる。 The step (S51a) of producing the siloxane polymer can be performed under a platinum-based catalyst. Examples of the platinum-based catalyst include, but are not limited to, Pt which is a Carstedt's catalyst. [(CH 2 ═CH—SiMe 2 ) 2 O] 1.5 , Pt [(C 2 H 4 ) Cl 2 ] 2 which is a Zeise salt dimmer, and the like can be used. Such a catalyst can be used as a content of 0.01 mol% to 1 mol% with respect to 1 mol of the reactant.

このとき、化学式1で表されるポリシロキサンに対する化学式2で表される架橋剤を架橋結合させる体積比は9:1〜5:5の範囲であることが好ましく、8:2〜6:4の範囲であることがさらに好ましい。化学式2で表されるシリコン系架橋剤が前記範囲未満である場合、十分な架橋がなされないことがあり、前記範囲超過である場合、過度に硬度が上昇して、接触感応素子として使用するのに適切でないことがある。   At this time, the volume ratio for crosslinking the crosslinking agent represented by Chemical Formula 2 to the polysiloxane represented by Chemical Formula 1 is preferably in the range of 9: 1 to 5: 5, and is 8: 2 to 6: 4. More preferably, it is in the range. When the silicon-based crosslinking agent represented by the chemical formula 2 is less than the above range, sufficient crosslinking may not be performed. When the silicon cross-linking agent is over the above range, the hardness is excessively increased and the contact-sensitive element is used. May not be appropriate for

シロキサンポリマーを製造するステップ(S51a)において、化学式1で表されるポリシロキサンの末端に存在するビニル基は、そのビニル基の二重結合が解けながら、化学式2で表されるシリコン系架橋剤の主鎖に存在するSi−Hの一部の水素と結合するか、またはSi−OHの一部のヒドロキシ基と結合する。すなわち、ポリシロキサンが、化学式2で表されるシリコン系架橋剤において、R〜Rの置換基とは反応せず、Rの水素またはヒドロキシ基と架橋することによって、反応が進む。 In the step (S51a) of producing the siloxane polymer, the vinyl group present at the terminal of the polysiloxane represented by the chemical formula 1 is a silicon-based crosslinking agent represented by the chemical formula 2 while the double bond of the vinyl group is released. It binds to a part of hydrogen of Si—H present in the main chain or a part of hydroxyl group of Si—OH. That is, in the silicon-based crosslinking agent represented by the chemical formula 2, the polysiloxane does not react with the substituents of R 5 to R 7 , and the reaction proceeds by crosslinking with the hydrogen or hydroxy group of R 8 .

このような架橋反応の結果物であるシロキサンポリマーは、上述したように、網構造を形成する。   As described above, the siloxane polymer resulting from such a crosslinking reaction forms a network structure.

次に、シロキサンポリマーを製造するステップ(S51a)から製造されたシロキサンポリマーの主鎖に結合された水素またはヒドロキシ基の一部をフルオロ基またはクロロ基に置換する(S52a)。   Next, a part of hydrogen or hydroxy group bonded to the main chain of the siloxane polymer produced from the step (S51a) for producing the siloxane polymer is substituted with a fluoro group or a chloro group (S52a).

フルオロ基またはクロロ基に置換するステップ(S52a)では、シロキサンポリマーを製造するステップ(S51a)を経て製造されたシロキサンポリマーの主鎖に存在するSi−Hの水素またはSi−OHのヒドロキシ基のうち、少なくとも一部をフルオロ基またはクロロ基に置換する。より具体的には、フルオロ基またはクロロ基に置換するステップ(S52a)は、化学式2で表されるシリコン系架橋剤から導かれた繰り返し単位のSi−Hの水素またはSi−OHのヒドロキシ基のうち、少なくとも一部をフルオロ基またはクロロ基に置換するステップである。すなわち、シロキサンポリマーを製造するステップ(S51a)において化学式1で表されるポリシロキサン末端に存在するビニル基と反応して残った化学式2のRの水素またはヒドロキシ基がフルオロ基またはクロロ基に置換される。 In the step of substituting with a fluoro group or a chloro group (S52a), among the hydrogen of Si—H or the hydroxy group of Si—OH present in the main chain of the siloxane polymer produced through the step of producing a siloxane polymer (S51a) , At least a portion is substituted with a fluoro group or a chloro group. More specifically, the step of substituting with a fluoro group or a chloro group (S52a) is performed by repeating the Si—H hydrogen or Si—OH hydroxy group of the repeating unit derived from the silicon-based cross-linking agent represented by Formula 2. Of these steps, at least a part is substituted with a fluoro group or a chloro group. That is, in the step (S51a) of producing the siloxane polymer, the hydrogen or hydroxy group of R 8 of the chemical formula 2 remaining after the reaction with the vinyl group present at the end of the polysiloxane represented by the chemical formula 1 is replaced with a fluoro group or a chloro group. Is done.

これに制限されるものではないが、シロキサンポリマーを製造するステップ(S51a)において製造されたシロキサンポリマーをフッ化水素(HF)または塩化水素(HCl)水溶液に反応させるか、Cl及びFガスを注入して反応させることにより、Si−HまたはSi−OHをSi−FまたはSi−Clに置換することができる。 Although not limited thereto, the siloxane polymer produced in the step (S51a) of producing the siloxane polymer is reacted with an aqueous solution of hydrogen fluoride (HF) or hydrogen chloride (HCl), or Cl 2 and F 2 gases. Si—H or Si—OH can be replaced with Si—F or Si—Cl by injecting and reacting.

次に、置換されたシロキサンポリマーを電気活性フィルムとして製膜する(S53a)。置換されたシロキサンポリマーは、これに制限されるものではないが、様々な基材、例えば、ガラス、ITO、プラスチック上に、スピンコーティング、ディップコーティング、ソルベントキャスティング、スリットコーティング、及びバーコーティングなどのコーティング法や共押出法を使用して、フィルム形態で製膜することができる。   Next, the substituted siloxane polymer is formed as an electroactive film (S53a). Substituted siloxane polymers include, but are not limited to, coatings such as spin coating, dip coating, solvent casting, slit coating, and bar coating on various substrates such as glass, ITO, and plastic. Using a method or a coextrusion method, the film can be formed in a film form.

次に、本発明は、製造された電気活性フィルムを延伸するステップをさらに含むことができる(S54a)。電気活性フィルムを延伸するステップ(S54a)は、α−相をβ−相に切り換えるためのものであって、S53aステップから製造された電気活性フィルムを一定の方向に引き伸ばす方法により行われる。延伸方法は大別して湿式延伸法と乾式延伸法とに区分される。乾式延伸法は、さらにロール間(interroll)延伸方法、加熱ロール(heating roll)延伸方法、圧縮延伸方法、テンター(tenter)延伸方法などに区分される。湿式延伸法は、さらにテンター延伸方法、ロール間延伸方法などに区分される。本発明では、湿式延伸法と乾式延伸法とが共に使用され得るし、必要な場合、これらを組み合わせて使用することもできる。   Next, the present invention may further include a step of stretching the manufactured electroactive film (S54a). The step (S54a) of stretching the electroactive film is for switching the α-phase to the β-phase, and is performed by a method of stretching the electroactive film manufactured from the step S53a in a certain direction. The stretching methods are roughly classified into a wet stretching method and a dry stretching method. The dry stretching method is further classified into an inter-roll stretching method, a heating roll stretching method, a compression stretching method, a tenter stretching method, and the like. The wet stretching method is further classified into a tenter stretching method, an inter-roll stretching method, and the like. In the present invention, both the wet stretching method and the dry stretching method can be used, and if necessary, they can be used in combination.

このとき、電気活性フィルムは、必要に応じて例えばMD方向(長手方向)またはTD方向(幅方向)に、1軸(1方向)に沿って延伸されることができ、2軸(2方向)に沿って延伸されることもできる。2軸について、逐次延伸を行ってよく、あるいは同時に延伸を行ってよい。   At this time, the electroactive film can be stretched along one axis (one direction) in the MD direction (longitudinal direction) or the TD direction (width direction) as necessary, for example, biaxial (two directions). It can also be stretched along. The biaxial stretching may be performed sequentially or simultaneously.

電気活性フィルムを延伸するステップ(S54a)において電気活性フィルムは、100%〜500%の延伸率で延伸されることが好ましい。なぜなら、延伸率が100%未満である場合、電気活性フィルムがβ−相に完全に切り換えられ難く、延伸率が500%超過である場合、フィルムが破断されるか、十分な厚さが確保され難いためである。   In the step of stretching the electroactive film (S54a), the electroactive film is preferably stretched at a stretch rate of 100% to 500%. This is because when the stretch ratio is less than 100%, the electroactive film is difficult to be completely switched to the β-phase, and when the stretch ratio exceeds 500%, the film is broken or a sufficient thickness is secured. This is because it is difficult.

電気活性フィルムに対して、光学的特性及び機械的特性を安定化させるために、延伸処理後に熱処理(アニーリング)などを行うことができる。熱処理条件は、特に制限されず、当該技術分野に知られた任意の適切な条件を採用することができる。   In order to stabilize the optical properties and mechanical properties of the electroactive film, a heat treatment (annealing) or the like can be performed after the stretching treatment. The heat treatment conditions are not particularly limited, and any appropriate conditions known in the art can be adopted.

次に、図5Bによる電気活性フィルムの製造方法は、主鎖にSi−HまたはSi−OHを含むシリコン系架橋剤を先にフルオロ基またはクロロ基に置換した後、シロキサンポリマーを製造するために、置換されたシリコン系架橋剤を末端がビニル基に置換されたポリシロキサンと架橋するステップを含む。   Next, a method of manufacturing an electroactive film according to FIG. 5B is for manufacturing a siloxane polymer after first substituting a silicon-based crosslinking agent containing Si—H or Si—OH in the main chain with a fluoro group or a chloro group. Cross-linking the substituted silicon-based cross-linking agent with the polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group.

図5Bに示すように、まず、化学式2で表されるシリコン系架橋剤の主鎖に結合された水素またはヒドロキシ基の少なくとも一部をフルオロ基またはクロロ基に置換する(S51b)。図5Aと比較すると、化学式1で表されるポリシロキサンと化学式2で表されるシリコン系架橋剤とを架橋結合させる前に、化学式2で表されるシリコン系架橋剤の主鎖に存在する水素またはヒドロキシ基の一部をフルオロ基またはクロロ基に置換させるという点で差異がある。すなわち、化学式2のRの水素またはヒドロキシ基の一部が、フルオロ基またはクロロ基に置換される。 As shown in FIG. 5B, first, at least a part of the hydrogen or hydroxy group bonded to the main chain of the silicon-based crosslinking agent represented by Chemical Formula 2 is substituted with a fluoro group or a chloro group (S51b). Compared with FIG. 5A, before cross-linking the polysiloxane represented by Chemical Formula 1 and the silicon-based crosslinking agent represented by Chemical Formula 2, the hydrogen present in the main chain of the silicon-based crosslinking agent represented by Chemical Formula 2 Or there is a difference in that a part of the hydroxy group is substituted with a fluoro group or a chloro group. That is, part of the hydrogen or hydroxy group of R 8 in Chemical Formula 2 is substituted with a fluoro group or a chloro group.

これに制限されるものではないが、化学式2で表されるシリコン系架橋剤をフッ化水素(HF)または塩化水素(HCl)水溶液に反応させるか、Cl及びFガスを注入して反応させることにより、Si−HまたはSi−OHの少なくとも一部をSi−FまたはSi−Clに置換することができる。 Although not limited thereto, the silicon-based crosslinking agent represented by Chemical Formula 2 is reacted with an aqueous solution of hydrogen fluoride (HF) or hydrogen chloride (HCl), or the reaction is performed by injecting Cl 2 and F 2 gas. By doing so, at least part of Si—H or Si—OH can be replaced with Si—F or Si—Cl.

次に、置換された架橋剤と化学式1で表されるポリシロキサンとを架橋させてシロキサンポリマーを製造する(S52b)。このとき、フルオロ基またはクロロ基に置換されたシリコン系架橋剤と化学式1で表されるポリシロキサンとを架橋させる方法は、図5Aに開示されたS52aステップと実質的に同様であるため、これに対する重複説明を省略する。   Next, the substituted crosslinking agent and the polysiloxane represented by Chemical Formula 1 are crosslinked to produce a siloxane polymer (S52b). At this time, the method of crosslinking the silicon-based crosslinking agent substituted with a fluoro group or a chloro group and the polysiloxane represented by Formula 1 is substantially the same as the step S52a disclosed in FIG. 5A. The duplicate explanation for is omitted.

次に、シロキサンポリマーを電気活性フィルムとして製膜する(S53b)。また、製造された電気活性フィルムを延伸するステップをさらに含むことができる(S54b)。   Next, a siloxane polymer is formed as an electroactive film (S53b). In addition, the method may further include stretching the manufactured electroactive film (S54b).

電気活性フィルムを製膜するステップ及び製造された電気活性フィルムを延伸するステップは、図5Aに開示されたS53a及びS54aと実質的に同様であるため、これに対する重複説明を省略する。   The step of forming the electroactive film and the step of stretching the manufactured electroactive film are substantially the same as S53a and S54a disclosed in FIG.

以下では、実施例を介してシロキサンポリマー及びシロキサンポリマーを含む電気活性フィルムの製造をより詳細に説明する。   In the following, the production of a siloxane polymer and an electroactive film comprising a siloxane polymer will be described in more detail through examples.

製造例:主鎖にフルオロ基が結合されたシロキサンポリマーの製造
シリコン系架橋剤として、ポリハイドロゲンメチルシロキサン(PHMS、重量平均分子量:3000)10gを100mlのトルエン溶媒に分散させた後、60℃〜80℃で1モル濃度のHF30mlを添加して3時間の間処理して主鎖にフルオロ(F)が結合されたポリハイドロゲンメチルシロキサンを製造した。その後、末端がビニル基に置換されたポリジメチルシロキサン(PDMS、重量平均分子量:約40000)と製造された主鎖の一部にフルオロ(F)が結合されたポリハイドロゲンメチルシロキサンとを7:3の体積比で混合してシロキサンポリマーを製造した。
Production Example: Production of Siloxane Polymer with Fluoro Group Bonded to Main Chain After dispersing 10 g of polyhydrogenmethylsiloxane (PHMS, weight average molecular weight: 3000) as a silicon-based crosslinking agent in 100 ml of toluene solvent, At 80 ° C., 30 ml of 1 molar HF was added and treated for 3 hours to produce polyhydrogenmethylsiloxane having fluoro (F) bonded to the main chain. Thereafter, polydimethylsiloxane having a terminal substituted with a vinyl group (PDMS, weight average molecular weight: about 40,000) and polyhydrogenmethylsiloxane having fluoro (F) bonded to a part of the main chain were prepared 7: 3. A siloxane polymer was prepared by mixing at a volume ratio of

(実施例1)
製造例によって製造されたシロキサンポリマーをバーコーティング法でガラス基材に塗布した後、60℃で2時間の間処理して、シロキサンポリマーからなる未延伸電気活性フィルムを製造した。
Example 1
The siloxane polymer produced according to the production example was applied to a glass substrate by a bar coating method and then treated at 60 ° C. for 2 hours to produce an unstretched electroactive film composed of the siloxane polymer.

(実施例2)
末端がビニル基に置換されたポリジメチルシロキサン(PDMS、重量平均分子量:約40000)と製造された主鎖の一部にフルオロ(F)が結合されたポリハイドロゲンメチルシロキサンとを9:1の体積比で混合してシロキサンポリマーを製造したことを除いては、実施例1と同じ方法で未延伸電気活性フィルムを製造した。
(Example 2)
9: 1 volume of polydimethylsiloxane having a terminal substituted with a vinyl group (PDMS, weight average molecular weight: about 40,000) and polyhydrogenmethylsiloxane having fluoro (F) bonded to a part of the main chain produced An unstretched electroactive film was produced in the same manner as in Example 1 except that the siloxane polymer was produced by mixing at a ratio.

(比較例1)
実施例1の電気活性フィルムの代わりに、誘電性エラストマーとしてポリジメチルシロキサン(PDMS)を基材上に塗布した後、乾燥して未延伸電気活性フィルムを得た。
(Comparative Example 1)
Instead of the electroactive film of Example 1, polydimethylsiloxane (PDMS) was applied as a dielectric elastomer onto the substrate, and then dried to obtain an unstretched electroactive film.

(比較例2)
製造例によって製造されたシロキサンポリマーでない、下記の化学式5で表されるポリジメチルシロキサン系ポリマー(商品名:Dow730、ダウコーニング社)を用いて、バーコーティング法で未延伸電気活性フィルムを製造した。
(Comparative Example 2)
An unstretched electroactive film was produced by a bar coating method using a polydimethylsiloxane-based polymer (trade name: Dow 730, Dow Corning) represented by the following chemical formula 5, which was not a siloxane polymer produced according to Production Example.

Figure 0006423334
Figure 0006423334

(比較例3)
実施例1の電気活性フィルムの代わりに、強誘電性ポリマーであるP(VDF−TrFE)(Poly(VinyliDene Fluoride)−TriFlurorEtylene)からなる電気活性フィルムを用いた。
(Comparative Example 3)
Instead of the electroactive film of Example 1, an electroactive film made of a ferroelectric polymer P (VDF-TrFE) (Poly (Vinylene Fluoride) -TriFluorEtyrene) was used.

実験例1:誘電率測定及び延伸による誘電率の変化測定
実施例1〜2及び比較例1〜2の電気活性フィルムの誘電率を、LCRメートル(4284A)を用いて25℃で周波数1kHzでの静電容量を測定し、下記の数式6を用いることにより算出した。
Experimental Example 1: Measurement of dielectric constant and measurement of change in dielectric constant due to stretching The dielectric constants of the electroactive films of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were measured at 25 ° C. and a frequency of 1 kHz using an LCR meter (4284A). The capacitance was measured and calculated by using the following formula 6.

Figure 0006423334
Figure 0006423334

ただし、εは誘電率であり、Cは静電容量(capacitance)であり、εは真空誘電率であり、tは電気活性フィルムの厚さであり、Aは電極の接触断面積である。 Where ε is the dielectric constant, C is the capacitance, ε o is the vacuum dielectric constant, t is the thickness of the electroactive film, and A is the contact cross-sectional area of the electrode.

次に、実施例1〜2及び比較例1〜2の電気活性フィルムを、ロール間(interroll)延伸方法を利用してMD方向(長手方向)に各々100%、300%、及び400%の延伸率で1軸延伸した。それぞれの延伸された電気活性フィルムの誘電率及び誘電率の変化率を測定した。測定結果は、下記の表1に表した。   Next, the electroactive films of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are stretched by 100%, 300%, and 400%, respectively, in the MD direction (longitudinal direction) using an inter-roll stretching method. The film was uniaxially stretched at a rate. The dielectric constant and the rate of change of the dielectric constant of each stretched electroactive film were measured. The measurement results are shown in Table 1 below.

Figure 0006423334
Figure 0006423334

表1を介して確認したように、実施例1〜実施例2の電気活性フィルムは、比較例1のような従来の誘電性エラストマーとして使用してきたポリジメチルシロキサン(PDMS)に比べて顕著に高い誘電率を有することが確認できた。また、本発明のシロキサンポリマーからなる電気活性フィルムの誘電率は、100%以上の延伸率で延伸した後の誘電率が、延伸前の誘電率に比べて30%以上向上し、300%以上の延伸率で延伸した後の誘電率が、延伸前の誘電率に比べて40%以上向上することが確認できた。また、従来のポリシロキサンが有し難い高い誘電率を達成できることが確認できた。   As confirmed through Table 1, the electroactive films of Examples 1 to 2 are significantly higher than polydimethylsiloxane (PDMS) that has been used as a conventional dielectric elastomer as in Comparative Example 1. It was confirmed that it had a dielectric constant. In addition, the dielectric constant of the electroactive film made of the siloxane polymer of the present invention is such that the dielectric constant after stretching at a stretching ratio of 100% or more is improved by 30% or more compared to the dielectric constant before stretching, and is 300% or more. It was confirmed that the dielectric constant after stretching at a stretching ratio was improved by 40% or more compared to the dielectric constant before stretching. Moreover, it has been confirmed that a high dielectric constant that is difficult for conventional polysiloxanes can be achieved.

これとは異なり、比較例1で確認したように、ポリジメチルシロキサン(PDMS)からなる電気活性フィルムの誘電率は、延伸によって向上しないということが分かった。   Unlike this, as confirmed in Comparative Example 1, it was found that the dielectric constant of the electroactive film made of polydimethylsiloxane (PDMS) was not improved by stretching.

また、実施例1と比較例1及び比較例2とを比較してみると、比較例2の電気活性フィルムの誘電率は、比較例1に比べて高い。しかし、比較例2の電気活性フィルムの誘電率は、実施例1に比べて低い。また、比較例2の電気活性フィルムの場合、実施例1のように、延伸による誘電率向上効果が弱いことを確認することができた。このような差異は、比較例2の電気活性フィルムと実施例1の電気活性フィルムとの間のポリマー構造の差異から起因する。化学式5で分かるように、比較例2の電気活性フィルムは、フルオロ基を含むポリジメチルシロキサン系ポリマーで構成される点で実施例1の電気活性フィルムと類似した点がある。しかし、比較例2の電気活性フィルムは、主鎖に直接フルオロ基が結合される実施例1とは異なり、分岐鎖にフルオロ基が結合されるという点において差異点がある。つまり、比較例2の電気活性フィルムは、実施例1の電気活性フィルムとは異なり、延伸によってフルオロ基が同じ方向に配列される効果を期待し難いので、実施例1の電気活性フィルムほど、分極度及び誘電率が向上しない。   Further, comparing Example 1 with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the dielectric constant of the electroactive film of Comparative Example 2 is higher than that of Comparative Example 1. However, the dielectric constant of the electroactive film of Comparative Example 2 is lower than that of Example 1. In the case of the electroactive film of Comparative Example 2, it was confirmed that the effect of improving the dielectric constant by stretching was weak as in Example 1. Such a difference results from the difference in polymer structure between the electroactive film of Comparative Example 2 and the electroactive film of Example 1. As can be seen from Chemical Formula 5, the electroactive film of Comparative Example 2 is similar to the electroactive film of Example 1 in that it is composed of a polydimethylsiloxane-based polymer containing a fluoro group. However, the electroactive film of Comparative Example 2 is different from Example 1 in which the fluoro group is directly bonded to the main chain, and is different in that the fluoro group is bonded to the branched chain. In other words, unlike the electroactive film of Example 1, the electroactive film of Comparative Example 2 is unlikely to be expected to have the effect that the fluoro groups are aligned in the same direction by stretching. Extreme and dielectric constant does not improve.

実験例2:光透過率測定
実施例1〜2及び比較例1及び3の電気活性フィルムの光透過率を、ヘイズメートル(JCH−300S、Oceanoptics社)を用いて測定した。測定結果は、下記の表2に表した。
Experimental Example 2: Light transmittance measurement The light transmittance of the electroactive films of Examples 1-2 and Comparative Examples 1 and 3 was measured using a haze meter (JCH-300S, Oceanoptics). The measurement results are shown in Table 2 below.

Figure 0006423334
Figure 0006423334

表2を介して確認したように、実施例1〜実施例2は、従来の誘電性エラストマーより誘電率が顕著に向上するだけでなく、強誘電性ポリマー(比較例3)に比べて光透過率が顕著に優れたことが確認できた。したがって、本発明の電気活性フィルムは、誘電性エラストマーと類似して優れた光透過率を有しながらも、誘電率が顕著に向上して表示パネルの前面に配置されることができる。つまり、本発明の電気活性フィルムを含む接触感応素子は、ユーザをして直接的かつ様々な触覚フィードバックを提供することができる。   As confirmed through Table 2, in Examples 1 to 2, not only the dielectric constant is remarkably improved as compared with the conventional dielectric elastomer, but also light transmission compared to the ferroelectric polymer (Comparative Example 3). It was confirmed that the rate was remarkably excellent. Accordingly, the electroactive film of the present invention can be disposed on the front surface of the display panel with a significantly improved dielectric constant while having excellent light transmittance similar to that of the dielectric elastomer. That is, the touch-sensitive element including the electroactive film of the present invention can provide direct and various tactile feedback to the user.

実験例3:接触感応素子の性能評価
本発明の電気活性フィルムを含む接触感応素子の性能を評価するために、振動加速度を測定した。図6A〜6Cは、実施例1及び比較例1に対する振動加速度実験データである。具体的に、図6Aは、実施例1により製造された未延伸の電気活性フィルムを含む接触感応素子に2kVppの電圧を印加する場合に測定される振動加速度のグラフを示す図である。図6Bは、実施例1により製造され、ロール間延伸方法を用いてMD方向(長手方向)に300%の延伸率で延伸された電気活性フィルムを含む接触感応素子に2kVppの電圧を印加する場合に測定される振動加速度のグラフを示す図である。また、図6Cは、比較例1の接触感応素子に2kVppの電圧を印加する場合に測定される振動加速度のグラフを示す図である。
Experimental Example 3: Performance Evaluation of Contact Sensitive Element In order to evaluate the performance of the touch sensitive element including the electroactive film of the present invention, vibration acceleration was measured. 6A to 6C are vibration acceleration experimental data for Example 1 and Comparative Example 1. FIG. Specifically, FIG. 6A is a diagram showing a graph of vibration acceleration measured when a voltage of 2 kVpp is applied to a touch-sensitive element including an unstretched electroactive film manufactured according to Example 1. FIG. 6B shows a case where a voltage of 2 kVpp is applied to a contact-sensitive element including an electroactive film manufactured according to Example 1 and stretched at a stretch rate of 300% in the MD direction (longitudinal direction) using the inter-roll stretching method. It is a figure which shows the graph of the vibration acceleration measured by this. FIG. 6C is a graph showing a vibration acceleration measured when a voltage of 2 kVpp is applied to the touch-sensitive element of Comparative Example 1.

図6Cに示すように、比較例1の接触感応素子に2kVpp電圧を印加する場合、アクチュエーションで0.11Gの振動加速度が発生したが、図6Aに示すように、実施例1により製造された未延伸電気活性フィルムを含む接触感応素子に2kVpp電圧を印加する場合、アクチュエーションで0.16Gの振動加速度が発生したため、比較例1に比べて振動加速度が大きくなったことが確認できる。また、図6Bに示すように、延伸された電気活性フィルムを含む接触感応素子に2kVpp電圧を印加する場合、0.24Gの振動加速度が測定されたため、振動加速度がさらに大きくなったことが確認できた。   As shown in FIG. 6C, when a 2 kVpp voltage was applied to the touch-sensitive element of Comparative Example 1, a vibration acceleration of 0.11 G was generated by the actuation, but as shown in FIG. When a 2 kVpp voltage is applied to the contact-sensitive element including the unstretched electroactive film, a vibration acceleration of 0.16 G was generated by actuation, so that it can be confirmed that the vibration acceleration was larger than that of Comparative Example 1. In addition, as shown in FIG. 6B, when a 2 kVpp voltage is applied to the contact-sensitive element including the stretched electroactive film, it was confirmed that the vibration acceleration was further increased because the vibration acceleration of 0.24 G was measured. It was.

以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明したが、本発明は必ずこのような実施形態に局限されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で様々に変形実施されることができる。したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の請求の範囲によって解析されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解析されなければならないであろう。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not necessarily limited to such embodiments, and does not depart from the technical idea of the present invention. Various modifications can be made. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for explanation. The scope of the technical idea of the present invention is limited by such an embodiment. It is not something. The protection scope of the present invention must be analyzed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto must be analyzed to be included in the scope of the right of the present invention. Let's go.

Claims (8)

主鎖の少なくとも一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーを含む電気活性フィルムを備え、
前記電気活性フィルムは、β−相の構造を有する接触感応素子。
Comprising an electroactive film comprising a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to at least a portion of the main chain;
The electroactive film is a touch sensitive element having a β-phase structure .
前記シロキサンポリマーは、(i)末端がビニル基に置換されたポリシロキサン及び主鎖の少なくとも一部にフルオロ基もしくはクロロ基が結合されたシリコン系架橋剤を架橋結合することにより製造される、または(ii)末端がビニル基に置換されたポリジメチルシロキサン(PDMS)及び主鎖に水素もしくはヒドロキシ基を含むシリコン系架橋剤を架橋結合した後、前記水素もしくはヒドロキシ基の少なくとも一部をフルオロ基もしくはクロロ基に置換することにより製造される請求項1に記載の接触感応素子。   The siloxane polymer is produced by crosslinking (i) a polysiloxane having a terminal substituted with a vinyl group and a silicon-based crosslinking agent having a fluoro group or a chloro group bonded to at least a part of the main chain, or (Ii) After cross-linking a polydimethylsiloxane (PDMS) having a terminal substituted with a vinyl group and a silicon-based crosslinking agent containing hydrogen or a hydroxy group in the main chain, at least a part of the hydrogen or hydroxy group is a fluoro group or The touch-sensitive element according to claim 1, which is produced by substitution with a chloro group. 前記電気活性フィルムは、1軸または2軸延伸が施された請求項1に記載の接触感応素子。   The touch-sensitive element according to claim 1, wherein the electroactive film is uniaxially or biaxially stretched. 前記電気活性フィルムは、強誘電性ポリマー領域と誘電性ポリマー領域とが互いに交互に積層されている多層構造を有する請求項に記載の接触感応素子。 The touch-sensitive element according to claim 3 , wherein the electroactive film has a multilayer structure in which ferroelectric polymer regions and dielectric polymer regions are alternately laminated. 前記電気活性フィルムは、1kHzで測定した誘電率が7.0以上である請求項に記載の接触感応素子。 The touch-sensitive element according to claim 3 , wherein the electroactive film has a dielectric constant measured at 1 kHz of 7.0 or more. 前記電気活性フィルムは、光透過率が85%以上である請求項1に記載の接触感応素子。   The touch-sensitive element according to claim 1, wherein the electroactive film has a light transmittance of 85% or more. 表示パネル、タッチパネル、及び接触感応素子を有する表示装置であって、
前記接触感応素子は、主鎖の少なくとも一部にフルオロ基またはクロロ基が結合されたシロキサンポリマーを含む電気活性フィルムを備え、
前記電気活性フィルムは、β−相の構造を有する表示装置。
A display device having a display panel, a touch panel, and a touch sensitive element,
The contact-sensitive element includes an electroactive film including a siloxane polymer having a fluoro group or a chloro group bonded to at least a part of a main chain,
The electroactive film is a display device having a β-phase structure .
前記電気活性フィルムは、1軸または2軸延伸が施された請求項に記載の表示装置。 The display device according to claim 7 , wherein the electroactive film is uniaxially or biaxially stretched.
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